Диссертация (1145359), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Действительно, взаимодействия между галактиками, сопровождающиеся аккрецией вещества происходят с участием различных типов галактик. Но у нас больше шансов получить долгоживущие протяженные кольца,если аккрецирующая галактика практически свободна от газа (S0), имеет массивный диск и массивное темное гало. Таким образом, протяженные полярныекольца, должны чаще наблюдаться вокруг определенных типов галактик.Существование наблюдательной дихотомии предполагает, что ГПК с массивными балджами имеют не слишком массивные темные гало или темные галос большой концентрацией вещества к центру. Эти выводы не противоречат современным данным о параметрах гало темной материи в галактиках раннихтипов (например, [188]).
Тем не менее, мы не исключаем и другие возможныеобъяснения обнаруженной дихотомии (например, влияние окружения и т.д.).Из таблицы 3.1 следует тесное сходство между протяженными полярнымикольцами и дисками спиральных галактик поздних типов. Протяженные кольца имеют такую же полную светимость, интегральные цвета, отношение массыHi к светимости в полосе B с поправкой на внутреннее поглощение, отношение газ:пыль как и нормальные спиральные галактики. Есть данные о том, чтогаз в полярных кольцах близок к пределу гравитационной устойчивости, как игаз в дисках спиральных галактик [171]. Два полярных кольца (в галактикахUGC 7576 и UGC 9796) демонстрируют излучение в линии Hα, что является признаком текущего звездообразования, а это также типично для нормальных спиральных галактик.
Свойства Hii областей в этих галактиках типичны для спиралей позднего типа [179]. В Hii областях кольца галактики NGC 2685 наблюдает-138ся солнечное содержание кислорода [189]. Протяженные кольца демонстрируютрадиальный градиент цвета — более далекие области голубее [171, 175]. Отношение массы Hi/H2 в кольцах NGC 660 и NGC 4650A типично для спиральныхгалактик [190, 191]. В кольцах UGC 7576 и NGC 4650A [192] обнаружена спиральная структура.
Есть указание на существование крупномасштабного магнитного поля в кольце NGC 660 [193]. Кроме того, согласно работам [172, 192],темная материя в ГПК может сосуществовать с Hi газом полярного кольца,проявляясь в его кинематике, аналогично тому, как кинематика газового диска поздних спиралей отражает свойства темных гало. Наконец, ГПК лежатблизко к соотношению Талли–Фишера для спиральных галактик [194].
Такимобразом, ГПК с протяженными полярными кольцами могут быть неотличимыот нормальных спиральных галактик при ориентации кольца плашмя. Они могут выглядеть как спиральные галактики ранних типов (возможно с барами) спротяженными дисками низкой поверхностной яркости.Поразительное сходство между протяженными полярными кольцами идисками спиральных галактик ведет к предположению, что ГПК могут быть гигантскими спиральными галактиками низкой поверхностной яркости с выделенными балджами. Такое предположение не может быть исключено полностью,но мы все же полагаем, что формирование кольца за счет внешней аккрецииявляется правдоподобным механизмом (см. раздел 3.1, где говорится о наблюдениях, в которых видно формирование кольца).
В отличие от распространенногомнения, что взаимодействие галактик приводит к быстрому изменению их морфологии в сторону S0/E галактик, наблюдательные данные, касающиеся ГПК,и наши расчеты дают редкий пример противоположной тенденции — галактика раннего типа без газа через захват газового диска может превратиться вспиральную галактику. Можно предположить, что формирование ГПК за счетвнешней аккреции может имитировать в некоторых аспектах формированиядисковых галактик в модели иерархического скучивания.139ВыводыТеперь мы можем ответить на некоторые вопросы, поставленные в начале(см. раздел 3.1):- аккреция вещества из галактики, богатой газом, является эффективныммеханизмом формирования полярных колец;- пространственные размеры формирующихся колец определяются (припрочих равных условиях) распределением вещества в аккрецирующей галактике;- процесс формирования кольца примерно (7 − 9) × 108 лет для галактик без темного гало и доходит до нескольких млрд.
лет для галактик смассивными темными гало;- полная масса вещества, захваченного в кольцо, превосходит 109 M .В последние годы появились новые, более рафинированные расчеты формирования полярных колец в рамках аккреционного сценария (например, [195]),но основные выводы, следующие из этих расчетов, не изменились по сравнениюс нашии.1403.1.2. Приливные звездные петли и темные гало галактикПо современным представлениям звездные петли, наблюдаемые в околополярной плоскости галактик, являются результатом разрушения небольшихспутников приливными силами массивной галактики.
ниже мы приводим результаты численного моделирования крупномасштабных оптических деталейнизкой поверхностной яркости, обнаруженных вокруг галактик NGC 5907 иUGC 7388. Эти структуры по всей видимости является результатом разрушениямаломассивного спутника вблизи массивной спиральной галактики. Результатырасчетов обсуждаются в контексте влияния темного гало на этот процесс.Полярное звездное кольцо NGC 5907Результаты этого раздела опубликованы в статье [5].NGC 5907 — это спиральная галактика позднего типа (Sc), видимая подочень большим углом к лучу зрения (“с ребра”) (рис. 3.6.а). Галактика расположена относительно близко (расстояние до нее 11 Мпк), ее оптический радиус(Ropt ) равен 19.3 кпк, экспоненциальный масштаб диска — 5.7 кпк [196].
Абсолютная звездная величина галактики MB = −19.10 (LB = 6.8× 109 L ).Плоскости газового и звездного дисков галактики демонстрируют крупномасштабный изгиб [197, 198]. Поскольку вблизи NGC 5907 не было найдено близкихспутников сравнимой (либо даже существенно меньшей) светимости, она долгое время считалась прототипом невзаимодействующих галактик с изогнутойэкваториальной плоскостью.
Такие обьекты очень редки и представляют собойдинамические загадки, так как считается, что основным механизмом формирования крупномасштабных изгибов плоскостей галактик является, по-видимому,взаимодействие с окружением [199].В последние годы представление об NGC 5907 как изолированном обьектебыло поставлено под сомнение. В работе [200] было обнаружено, что галактика окружена предельно слабой (µR≥ 25m /00 ) оптической оболочкой —141Рис.
3.6. (а) — репродукция изображения NGC 5907, построенная по Цифровому ОбзоруНеба (DSS); (б) — изображение слабых внешних областей галактики [167]. Высота рисунка0равна 14. 5; север вверху, восток слева.гало. Позднее существование этой оболочки было подтверждено наблюдениями [201, 202] в цветовых полосах B , V и I , а также данными [203, 204] в полосах J , H и K .
Было также установлено, что показатели цвета гало типичныдля старого звездного населения эллиптических галактик [202]. В работе [202]предположили, что причиной формирования гало вокруг NGC 5907 являетсяразрушение вблизи нее относительно маломассивной (∼ 3 × 1010 M ) эллиптической галактики. Сделанное предположение было проиллюстрировано численными расчетами.В 1998 году Шанг и др.
[167] сообщили, что у галактики NGC 5907 обнаружена еще более слабая, чем гало, кольцеобразная деталь (µR ∼ 27 − 28m /00 ).Форма этой детали близка к эллипсу, вытянутому вдоль малой оси галактикитак, что кольцо оказывается в околополярной плоскости галактики. При этомядро галактики попадает примерно в фокус этого эллипса (рис. 3.6.б, на котором для повышения контраста все фоновые звезды, а также яркая центральнаяобласть NGC 5907, удалены с изображения с помощью маскирования). Размербольшой оси самой детали сравним с оптическим диаметром NGC 5907 и составляет ∼ 43 кпк. Полная оптическая светимость кольца не превышает 1%светимости галактики, а показатель цвета R − I ∼ 0.9 соответствует старо-142му звездному населению.
Для кольца не обнаружено излучение в линиях нейтрального водорода (M(Hi)≤ 108 M ). Также нет даже следов эмиссий Hα иO[III]. Авторы открытия предположили, что кольцеобразная деталь представляет собой приливной остаток карликовой сфероидальной галактики, захваченной NGC 5907. Кроме того, в работе [167] сообщалось об обнаружении в 37 кпкот центра NGC 5907 карликового спутника с лучевой скоростью близкой к скорости центральной галактики.Из приведенных данных следует, что NGC 5907 не может более рассматриваться как изолированная галактика.
Особенности ее оптической структуры,по всей видимости, свидетельствуют о происходящем до настоящего временивзаимодействии с маломассивными спутниками.Для проверки предположения о формировании крупномасштабного околополярного звездного кольца при аккреции на NGC 5907 карликовой галактикимы предприняли серию описанных ниже численных экспериментов.МОДЕЛЬ И МЕТОДИКА РАСЧЕТОВПри вычислениях потенциал ос-новной галактики считался заданным. Что касается спутника, то мы рассматривали два варианта: модель пробных частиц во внешнем потенциале спутникаи самогравитирующий спутник.В первом случае предполагалось, что в момент наибольшего сближениягалактик происходит полное разрушение спутника, после чего частицы продолжают двигаться в поле только массивной галактики.Эволюция самогравитирующего спутника моделировалась при помощи пакета NEMO.
Максимальное число частиц, которое использовалось в численныхэкпериментах, равнялось N = 100 000. В этом случае нам удавалось существенным образом подавить эффекты парной релаксации и проследить эволюциюразрушившегося спутника на временах около 4–5 млрд. лет.Согласно наблюдениям светимость образовавшейся из разрушившегосяспутника кольцеобразной структуры намного меньше светимости главной га-143лактики.
Исходя из этого, мы полагали массу самого спутника также достаточно малой (∼ 10−3 от массы основной галактики). Это позволило пренебречьв расчетах эффектом динамического трения и не принимать во внимание возможный обмен энергией между основной галактикой и спутником.Центральная галактикаДля центральной галактики была рассмотрена мо-дель, состоящая из трех компонент: диска, балджа и темного гало. Потенциалдиска представлялся потенциалом Миямото–Нагаи (3.1) (стр.127) с параметрами: Md — масса диска, ad и bd — параметры, характеризующие масштабраспределения вещества в диске.Балдж галактики описывался сферой Пламмера (1.26) (стр. 37) с параметрами Mb — масса модели, ab — масштаб распределения вещества.Распределение массы темного гало основной галактики задавалось согласно модели изотермической сферы (3.2) (стр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
