Диссертация (1145359), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Глобальная структура и формирование галактик с полярнымикольцамиРезультаты этого раздела опубликованы в статье [2].В этом разделе анализируются наблюдаемые свойства ряда кинематически подтвержденных ГПК, формулируются некоторые наблюдательные ограничения на численные модели, описывается техника моделирования, приводятсярезультаты моделирование и ограничения на распределение темного веществав галактиках.Общие характеристики галактик с полярными кольцамиАнализ оптических изображений ГПК позволяет разделить их на две группы: к первой относятся галактики с протяженными дисками, которые вырезаны в центральной области, ко второй — галактики с относительно узкими инебольшими по размеру кольцами.
Разделение очень четкое. В первой группегалактик — A0136-0801 (A-1), UGC 7576 (A-4), NGC 4650A (A-5), UGC 9796(A-6) и NGC 5122 (B-16) — оптические кольца имеют протяженность в 2-3 диаметра центральной галактики. Во второй группе — ESO 415-G26 (А-2), NGC2685 (А-3), IC 1689 (В-3) и AM 2020-504 (B-19) — размер оптического кольца непревышает размер галактики.В таблице 3.1 собраны основные наблюдательные характеристики галактик из двух групп. Если данные неполные или имеется большой разброс характеристик, в таблице указываются только пределы или диапазон значенийпараметров. Абсолютные светимости и цвета в таблице исправлены за поглощение в Галактике.ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИОтношение светимости балджа к све-тимости диска B/D для ГПК определить сложно.
В работе [171] заметили,что эффективная поверхностная яркость и эффективный радиус балджа (µe,b120Таблица 3.1. Общие характеристики ГПКПараметрыПротяженные кольца Короткие кольцаЦентральная галактика:1≈1величина в фильтре B−18.6 ± 0.5(σ)−19.2 ± 0.3(σ)B−V+0.84 ± 0.05+0.91 ± 0.03Градиент цветаЕстьЕстьσ (км/с)80 ± 20100 ÷ 270Vmax /σ1.7 ± 0.30.45 ÷ 1.4Выделенные ядра?Есть≈ (2 − 3)D25≤ D2526 ± 6 kpc9 ± 4 kpcвеличина в фильтре B−17.5 ± 0.6≥ −15.4B−V−0.1 ÷ +0.7+0.2 ÷ +0.64Градиент цветаЕсть?Масса Hi (109 M )6±2≤9Наклон кольца7◦ ÷ 26◦1◦ ÷ 16◦B/DАбсолютная звезднаяКольцо:ДиаметрАбсолютная звезднаяand re,b ) у галактик с протяженными кольцами (первая группа ГПК) лежат наплоскости значений эффективных параметров ниже среднего соотношения длянормальных галактик (это означает, что при той же поверхностной яркости µe ,балджи ГПК имеют меньшие размеры по сравнению балджами нормальных121галактик) — см.
рисунок 7 в цитируемой работе. При этом характеристики балджей галактик из второй группы лежат вдоль нормального соотношения. Такая дихотомия предполагает два объяснения: либо балджи галактик из первойгруппы необычайно компактны, либо мы недооцениваем их размеры и светимости из-за проекции пыли в протяженных полярных кольцах на центральныеобласти основной галактики [171].Сравнение фотометрических разрезов галактики в разных цветовых полосах позволяет решить эту проблему. На рис. 3.1 представлены распределенияповерхностной яркости вдоль главных осей четырех ГПК с протяженными полярными кольцами. Данные для A0136-0801 взяты из [46] и PRC; для NGC4650A — из работ [157, 172]; для UGC 7576 и UGC 9796 — из работы [171].
Мысравнили два профиля для каждой галактики: один в фильтре B , а другой водном из красных фильтров (R, i или K ). На рисунке видно, что поглощениев кольцах почти не изменяет форму профилей. Таким образом ГПК с протяженными кольцами действительно обладают необычайно компактными и слабыми балджами по сравнению с нормальными галактиками ранних типов. Нарис.
3.1 также видно, что экспоненциальный диск доминирует в фотометрической структуре всех этих галактик. Отношение полной светимости балджа ксветимости диска B/D для галактик первой группы составляет примерно 0.1(в таблице 3.1 это обозначено как B/D 1).Фотометрические структура ГПК с короткими кольцами (вторая группагалактик) выглядит привычно для галактик ранних типов. Как уже отмечалось ранее, их характеристики на плоскости эффективных параметров следуютсреднему соотношению для нормальных галактик.
Для галактик второй группы B/D составляет: ESO 415-G26 − 0.52 [157], NGC 2685 − 0.9 [173], IC 1689 −1.9 [174]. Таким образом, галактики второй группы являются по своей структуре нормальными галактиками с большим вкладом балджа в общую светимость(в таблице 3.1 это условно обозначено как B/D ≈ 1).122Рис.
3.1. Фотометрические профили вдоль основных осей центральных галактик для ГПКс протяженными кольцами. Красными линиями показаны приближения данных экспоненциальными профилями.ПОЛЯРНЫЕ КОЛЬЦАКольца в двух группах галактик имеют разныеразмеры. Их абсолютные светимости тоже разные (в таблице 3.1 D25 обозначаетдиаметр центральный галактики, который оценивался на уровне поверхностнойяркости µB = 25). Кольца в обеих группах показывают большой разброс цветов в оптическом диапазоне, хотя, как было показано в работе [174], существует общий тренд: голубые кольца в среднем более яркие.
Протяженные кольцапоказывают крупномасштабный градиент цвета — они становятся голубее напериферии (см., например, рисунки 4 и 6 в работах [171, 175]. Кольца в обеихгруппах содержат большое количество нейтрального водорода (мы предполагаем, что весь обнаруженный водород Hi принадлежит кольцам, см. таблицу 3.1).В кольцах меньших размеров разброс массы Hi большой [176–178].
Последняястрока таблицы 3.1 показывает диапазон углов между плоскостью кольца иперпендикуляром к основной плоскости галактики. Видно, что кольца обеихгрупп лежат почти в полярной плоскости (разброс углов несколько юольший123для протяженных колец). Следует также отметить, что по своим глобальнымхарактеристикам протяженные кольца напоминают диски спиральных галактик (это отмечалось ранее в работах [171, 179]. Более подробно мы обсудим этуаналогию в п. Обсуждение на стр. 136.Из проведенного анализа следует вывод о существовании корреляции между общими свойствами полярных колец в оптическом диапазоне и характеристиками галактик. Протяженные, дискообразные кольца встречаются преимущественно вокруг галактик, у которых глобальная фотометрическая структура (и, вероятно, распределение массы) сходна со спиральными галактикамипоздних типов.
Родительские галактики ГПК с протяженными кольцами демонстрируют поразительное сходство — их характеристики лежат в относительноузком диапазоне значений (таблица 3.1). С другой стороны, галактики с яркими балджами имеют менее протяженные и более узкие кольца. Родительскиегалактики и кольца вокруг них показывают значительно больший разброс характеристик.Хотя статистика ГПК невелика, подмеченная тенденция очень четкая —среди ГПК с протяженными кольцами нет галактик, у которых в светимостидоминирует балдж. Это существенный факт, поскольку известные ГПК былиотобраны на основе только оптической морфологии, без акцента на структуруцентральных галактик.Аналогичное разделение ГПК по свойствам упоминалось в работе [180], гдебыло обнаружено, что только S0 галактики c быстро вращающимися дискамиимеют протяженные и яркие полярные кольца, в то время как эллиптическиегалактики с пылевыми полосами редко показывают протяженные яркие кольца.Было сделано предположение, что более сплющенный потенциал S0 галактикиспособен стабилизировать кольцо на больших расстояниях от центра галактики.Ниже мы покажем, что наблюдаемая дихотомия может быть вызвана другойпричиной.124Численное моделированиеДо наших первых численных экспериментов было только несколько исследований, которые иллюстрировали несколько предложенных сценариев формирования полярного кольца.
Такой пробел был связан с необходимостью использования сложных 3D газодинамических моделей, так как полярные кольца содержат большое количество нейтрального водорода (до нескольких единиц на109 M , см. таблицу 3.1). Хорошим и относительно простым инструментом длятакого рода задач является метод сглаженных частиц — SPH (см. раздел 1.1).Это полностью трехмерный метод, он гибок в отношении геометрии системыи, следовательно, хорошо подходит для моделирования “донорской” галактики,галактики, на которую происходит аккреция газа, а также пространства междуними.Основнойм результ исследований устойчивости околополярных кольец заключается в том, что в осесимметричном или трехосном потенциалу время оседания газа в устойчивое состояние мало по сравнению с возрастом Вселенной(см.
работу [181] и ссылки в этой работе), т.е. у аккрецирующего газа достаточно времени, чтобы образовать полярное кольцо. Однако в проводившихсяисследованиях не учитывались нестационарные эффекты, а начальные условия были далеки от реалистичных. Частично эти эфеекты были рассмотрены вработах [39, 182].В работе [182] рассматривался процесс формирования полярного кольцакак постепенное разрушение небольшого газового облака, захваченного сферически-симметричной галактикой на удаленную круговую орбиту. Очевидно, чторазмер формующегося кольца (до 80 кпк) был предопределен начальным положением газового облака (радиус орбиты). В работе [39] был применен болеесамосогласованный подход. Здесь рассмотривался параболический пролет спутника малой массы, но богатого газом, в поле массивной галактики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
