Фотометрическое и спектральное исследование взаимодействующих галактик

Решетников, Владимир Петрович

Фотометрическое и спектральное исследование взаимодействующих галактик тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Решетников, Владимир Петрович АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

1998 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Фотометрическое и спектральное исследование взаимодействующих галактик»

Автореферат диссертации на тему "Фотометрическое и спектральное исследование взаимодействующих галактик"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г Г Б ОД 2 7 ORT 1998

РЕШЕТНИКОВ Владимир Петрович

ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ И СПЕКТРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЛАКТИК

Специальность 01.03.02 — Астрофизика, радиоастрономия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1998

На правах рукописи УДК 524.7

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.

Официальные оппоненты:

Ю.Н.Гнедин А. В. Засов И.Д.Караченцев

доктор физико-математических наук доктор физико-математических наук доктор физико-математических паук

Ведущая организация:

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 7 7 /¿с? ¿А* 1998 г. на заседании Диссертационного Совета Д.063.57.39 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, г.Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9, геологический факультет, ауд.88. Начало в 3 ^ "

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ 199034, г.Санкт-Петербург, Университетская наб., д.7/9

Автореферат разослан " 2< Од " 1998 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д.063.57.39 доктор физико-математических наук

И.В.Петровская

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы.

Основы современных представлений о галактиках были заложены в 50-е и 60-е годы нашего века и остаются широко распространенными (по крайней мере среди неспециалистов) и в нате время. Возникшие в те годы представления позволили упорядочить многочисленные наблюдательные данные и создать относительно непротиворечивую картину формирования и эволюции галактик. Согласно классической точке зрения, большинство галактик возникли на ранней стадия эволюции Вселенной (вскоре после эпохи разделения вещества и излучения) в течении относительно короткого промежутка времени - "эпохи формирования галактик". (Этот сценарий обычно связывается с классической работой Эггена, Линден-Белла и Сэндиджа 1962.) Последующая эволюция галактик заключается в основном в медленном (~ Ю10 лет) преобразовали элементов за счет ядерных реакций в звездах. Образующие Хаббловскую последовательность различные типы галактик связываются в таком сценарии с разными мочальными условиями на стадии их формирования.

В 1972 году появилась работа братьев Тумре (Тумре, Тумре 1972), в которой было наглядно продемонстрировано, что морфологические пекулярности галактик естественным образом могут быть объяснены гравитационным взаимодействием между ними. Эта работа послужила основой формирования нового подхода к вопросу о возникновении структуры современных галактик. Согласно этому подходу, не начальные условия, а последующая эволюция галактики, в хеше которой она активно взаимодействует со своим окружением (другими галактиками, карликовыми спутниками, межгалактической средой), определяет ее характеристики. В настоящее время считается, что и начальные условия и последующая эволюция влияют на свойства галактик, однако соотношение между этими факторами остается неизвестным.

В локальной Вселенной в состав взаимодействующих систем входит (5-10)% галактик (эта оценка основана на наличии у галактик морфологических признаков взаимодействия, обнаружимых на каргах Паломарского обзора неба) (Засов 1968; Караченцев, Теребиж 1968).

В последние несколько лет взаимостимулирующее соревнование уникальных инструментов - Космического Телескопа имени Хаббла (НЗТ) и 10-м телескопов Кека - позволило детально исследовать население нормальных галактик (не квазаров) при

г >1. Оказалось, что с ростом красного смещения заметно увеличивается доля галактик, имеющих разного рода морфологические пекулярности. Например, согласно Наим и др. (1997) при г доля пекулярных галактик галактик составляет 30-50%. Данные по Глубокому Полю НБТ также свидетельствуют о росте числа морфологически неправильных галактик с г (например, ван ден Берг и др. 1996). Этот факт обычно интерпретируется как следствие большей частоты взаимодействий между галактиками в прошлом. В цепом, как считается, наблюдения далеких обьехтов поддерживают активно развиваемую в настоящее время теорию "иерархического скучивания", согласно которой галактики образуются за счет множественных слияний объектов меньших масс. В рамках этой теории удается объяснить как общие свойства современных галактик (например, Мо и др. 1998), так и воспроизвести результаты их глубоких подсчетов (Вауг и др. 1996). Следовательно, исследование близких, локальных взаимодействующих галактик предоставляет возможность изучить те процессы, которые, возможно, существенно повлияли на формирование наблюдаемого многообразия крупномасштабных структурных свойств галактик.

До недавнего времени при наблюдательном изучении взаимодействующих галактик рассматривались, в основном, вопросы о влиянии гравитационного возмущения на звездообразование в галактиках и на активность их ядер (например, Горбацкий 1986, Решетников и Сотиикова 1993). Вопросы о структуре самих галактик практически не затрагивались. Изменение представлений о роли взаимодействий и слияний в эволюции галактик делает эту задачу одной из самых актуальных в современной внегалактической астрономии. Например, в составленном Алланом Сэндиджем (по аналогии со знаменитым списком Гильберта) списке 23 наиболее актуальных на последующие 30 лет проблем астрономии под первым номером стоит вопрос о том, определяется пи хаббловская последовательность галактик их эволюцией или начальными условиями при формировании (Сэндидж 1995). Под седьмым номером в списке Сэндиджа стоит вопрос о роли слияний между галактиками и под двадцатым - вопрос о природе скрытой массы. Тема настоящей работы имеет непосредственное отношение ко всем этим вопросам.

Цель и задачи.

Основной целью данной работы является детальное исследование галактик в составе сильно взаимодействующих систем, а также объектов, являющихся результатом таких взаимодействий, для решения вопроса о том, как процессы гравитационного взаимодействия и обмена массой между галактиками влияют на их глобальную структуру и эволюцию. Для решения этой основной задачи предполагается получение и анализ обширного наблюдательного материала по фотометрии и кинематике взаимодействующих галактик, галактик с полярными кольцами, а также исследование галактик с искривленными звездными дисками.

Научная новизна.

Автором выполнен первый в мире обзор глобальных фотометрических характеристик взаимодействующих галактик. Впервые выполнено исследование структуры звездных дисков взаимодействующих галактик в направлении, перпендикулярном их плоскости. Открыто, что приливное взаимодействие приводит к утолщению звездных дисков галактик. Открыто существование спиральных галактик с контр-врашаюшимися подсистемами газа. Предложен новый метод диагностики темных гало галактик по кинематике и морфологии протяженных приливных структур. Выполнен первый в мире фотометрический и спектральный обзор галактик с полярными кольцами. Открыто звездообразование в полярных дисках галактик, установлены основные его характеристики. Открыты две галактики при г являющиеся хорошим кандидатами в галактики с полярными кольцами. Этот факт дозволил впервые сделать заключение об изменении (росте) пространственной плотности обьектов этого класса с красным смещением. Впервые с наблюдательной и теоретической точек зрения исследован механизм формирования галактик с полярными кольцами при гравитационном взаимодействии галактик. Выполнен первый обзор геометрических характеристик полных выборок видимых "с ребра" галактик, что позволило доказать связь между пространственным окружением галактик и искривлением их звездных дисков.

Научная и практическая ценность.

Научная ценность работы состоит в первую очередь в том, что опадает богатый фактический материал для исследования процесса гравитационного взаимодействия между галактиками, который, как считается, оказал существенное влияние на формирование современной структуры галактик. Новые данные о глобальной структуре взаимодействующих галактик должны стать основой при построении моделей эволюции подобных систем. Результаты выполненного впервые спектрального и фотометрического обзора галактик с полярными кольцами, обнаружение далеких обьектов такого типа дают уникальный материал для исследования эволюции галактик иод влиянием внешней аккреции. Детальное наблюдательное исследование и моделирование галактик с полярными кольцами позволило вписать этот пекулярный, обычно рассматриваемый особняком, класс обьектов в общую картину эволюция галактик. Обнаружение спиральной галактики с контр-вращакицейся подсистемой газа имеет большое значение для развития теории формирования и эволюции кинематически выделенных подсистем в галактиках. Метод диагностики темных гало по кинематике и морфологии приливных структур в перспективе может быть широко использован при исследовании распределения скрытой массы в галактиках. Обширный наблюдательный материал по распределению поверхностной яркости и спектрам галактик может быть использован (и используется) исследователями разных стран при изучении конкретных обьектов и решении широкого круга задач, связанных со строением и эволюцией галактик.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1. Результаты детального фотометрического изучения и моделирования глобальной структуры 78 галактик в составе 37 взаимодействующих систем. Вывод об изменении характеристик дисков галактик при взаимодействии, анализ соотношения Корменди для балджей взаимодействующих галактик.

2. Результаты ПЗС-фотометрии в фильтрах В, V, / 60 галактик в составе 24 взаимодействующих систем и 7 изолированных галактик и их интерпретация (анализ двухцветной диаграммы, подтверждение эффекта Хольмберга).

3. Анализ распределения поверхностной яркости для 28 видимых под большим углом к лучу зрения ("с ребра") взаимодействующих галактик и 7 изолированных. Вывод о том, что звездные диски взаимодействующих галактик в 1.5-2 раза толще дисков изолированных спиральных галактик сравнимой светимости.

4. Результаты кинематического изучения ряда галактик в составе взаимодействующих систем (М 82, Mrk 176, NGC 4676А, NGC 5953/NGC 5954, NGC 6621/NGC 6622, Arp 10) и их интерпретация (заключения о зависимости характеристик поля скоростей от степени взаимодействия, об отклонении взаимодействующих галактик от соотношения Tully-Fisher). Обнаружение первой спиральной галактики - NGC 6621 - с двумя контр-вращающимися подсистемами газа.

5. Результаты многоцветной поверхностной фотометрии 11 и спектрального изучения 17 галактик с полярными кольцами и кандидатов в галактики с полярными кольцами. Открытие звездообразования в полярных кольцах, заключение о зависимости свойств пояяриых колец от характеристик центральных галактик, вывод о сходстве полярных колец с дисками спиральных галактик.

6. Открытие новых близких галактик с полярными кольцами (1С 1689, UGC 4385) и обнаружение двух кандидатов в объекты этого типа при z ~ 1.

7. Результаты фотометрического и спектрального изучения приливных структур ряда галактик. Вывод о сходстве интегральных характеристик приливных структур со спиральными галактиками с низкой поверхностной яркостью. Заключение о зависимости морфологии и кинематики приливных структур от характеристик темных гало галактик.

8. Обзор геометрических характеристик полных выборок видимых "с ребра" галактик северпого (120 объектов) и южного (540 обьектов) полушарий. Заключение о том, что звездные диски большинства спиральных галактик демонстрируют крупномасштабные искривления своих плоскостей. Вывод о том, что основной причиной возникновения искривлений звездных дисков является взаимодействие с окружением.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на раде всесоюзных и международных конференций (Всесоюзная летняя школа молодых астрономов — CAO РАН, 1987; совещание рабочей группы "Системы галактик" — Ленинград, 1988; совещание прибалтийских астрономов "Физика галактик" — Тыравере, 1988; Всесоюзная конференция молодых астрофизиков "Наблюдательные проявления нестационарных процессов и их интерпретация" — Бюракан, 1988; Коллоквиум MAC N 124 "Двойные и взаимодействующие галактики" — Тускалуса (США), 1989; III Всесоюзная конференция "Поляриметрические методы в астрофизике" — Пулково, 1990; Всесоюзная конференция "Астрофизика сегодня" — Нижний Новгород, 1991; Симпозиум MAC N 153 "Балджи галактик" — Гейт (Бельгия), 1992; "Вынужденное звездообразование от 30 Doradus до квазаров" — JIa Пальма (Испания), 1993; "Структура и эволюция звездных систем" — Петрозаводск, 1995; Рабочая группа ESO "Масштабные соотношения галактик: происхождение, эволюция и приложения" — Гарчинг (Германия), 1996; "Актуальные проблемы внегалактической астрономии" — Пущино, 1997, 1998; IV съезд Международного астрономического общества — Москва, 1997), а также на семинарах кафедры астрофизики СПбГУ, сектора теоретической астрофизики Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе, CAO РАН, Шемаханской обсерватории и Парижской обсерватории.

Структура работы.

Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы (247 наименований), двух приложений; содержит 83 рисунка и 29 таблиц. Общий обьем диссертации - 263 страницы.

Содержание работы.

Во Введении отражены актуальность проблемы, цель исследования, основные положения, выносимые на защиту, показана их научная новизна и практическая значимость.

Глава 1 посвящепа описанию методики наблюдений и их обработки. Основная часть результатов диссертационной работы была получена в ходе фотометрических и спектральных наблюдений. В качестве вспомогательных были использованы электрофотометрические наблюдения марок в галактиках и фона неба вблизи от них.

В § 1.1 описана методика фотометрических и поляриметрических фотоэлектрических наблюдений, выполненных на 48-см рефлекторе АЗТ-14 Бюраканской станции АИ СПбГУ.

В § 1.2 кратко описана использованная нами при спектральных наблюдениях галактик на 2.6-м телескопе Бюраканской обсерватории (Армения), на 6-м телескопе CAO РАН и на 1.93-м телескопе Обсерватории Верхнего Прованса (Франция) стандартная методика и аппаратура.

5 1.3 посвящен методике абсолютной поверхностной фотометрии и способам представления ее результатов. Фотометрические наблюдения, результаты которых приведены в диссертационной работе, были выполнены на 2.6-м телескопе Бюраканской обсерватории (Армения), на 6-м телескопе CAO РАН и на 1.2-м телескопе Обсерватории Верхнего Прованса (Франция). В п.1.3.1-1.3.4 изложены основные этапы фотографической и ПЗС-фогометрии, описан созданный в АИ СПбГУ при участии автора комплекс программ цифровой обработки изображений протяженных обьектов. В п.1.3.5 сделан обзор основных способов представления результатов фотометрической обработки изображений галактик, изложена система стандартных фотометрических параметров де Вокулера. В п.1.3.6 система параметров де Вокулера рассмотрена в рамках простой д ну х ком i ю не н тно н модели галактики (балдж -f диск). В частности, впервые рассчитаны модельные значения "индексов концентрации" (C2i и С3я) для галактик разных морфологических типов и показано, что наблюдаемые значения этих индексов согласуются с модельными.

Глава 2 посвящена детальной фотографической С/ЛУ-фотометрия 8 галактик, входящих в состав тесных взаимодействующих систем VV 150, VV 242 и VV 247, а также 2 уникальных галактик (NGC 2685 и NGC 3718), чья пекулярная морфопогия является результатом гравитационного взаимодействия с окружением.

На основе фотографической фотометрии описанных выше обьектов, а также анализа их крупномасштабной структуры в рамках стандартной двухкомпонентной модели (балдж + диск), нами были сформулированы следующие основные результаты (Решетников 1990): показатели цвета приливных структур галактик голубее цветов главных

тел галактик и близки к цветам спиральных ветвей (этот вывод был сделан независимо от более подробного и детального исследования приливных структур галактик, выполненного Шомбертом и др. 1990); характерные масштабы дисков взаимодействующих спиральных галактик вдоль з-координаты превышают аналогичные значения для изолированных галактик; характеристики балджей взаимодействующих спиральных галактик близки к характеристикам балджей нормальных галактик. Было также впервые отмечено, что взаимодействующие галактики демонстрируют более широкое распределение значений центральных поверхностных яркостей своих дисков, а также повышенное, в среднем, значение этой характеристики.

Описанные выше результаты были получены методом фотографической поверхностной фотометрии. Появление возможности наблюдений на БТА с использованием ПЗС-матрицы стимулировало выполнение программы детального исследования гораздо большей выборки взаимодействующих галактик с целью изучения влияния внешнего гравитационного возмущения на структуру и эволюцию галактик (см. далее гл.З).

В главе 3 на основе ПЗС-обзора нескольких десятков взаимодействующих систем галактик выполнено первое систематическое изучение их глобальной фотометрической структуры.

В § 3.1 описаны наблюдения и приведены результаты поверхностной фотометрии 73 галактик в составе 35 тесных взаимодействующих систем. Наблюдения были проведены в 1990-1991 годах на 6-м телескопе САО РАН в цветовой полосе Л, близкой к полосе Йс Кузинса.

Для анализа глобальной фотометрической структуры галактик были использованы их эквивалентные профили (зависимость между поверхностной яркостью и радиусом круга, имеющего ту же площадь, что и данная изофота), эффективно усредняющие морфологические пекулярности. Оказалось, что характеристики эллиптических галактик и балджей Б0 галактик в составе взаимодействующих систем располагаются на плоскости эффективных параметров (поверхностная яркость — радиус) вдоль стандартной последовательности (последовательность Кормеиди) для нормальных, относительно изолированных галактик. Согласно нашим данным, существует небольшой систематический сдвиг средней зависимости для взаимодействующих Е/БО галактик относительно последовательности для нормальных объектов: при данной эффективной поверхностной яркости (дс) эффективные радиусы (И^) взаимодействующих галактик меньше (Д^Яе=0.20±0.05), чем соответствующие значения для изолированных.

Рассмотрение аналогичной зависимости для балджей взаимодействующих спиральных галактик показало, что они располагаются на плоскости /1С — Н* точно вдоль последовательности для балджей нормальных спиралей. Это означает, что сильное приливное взаимодействие, при котором галактики сближаются на взаимное расстояние, сравнимое с их диаметрами, мало меняет глобальные фотометрические характеристики их балджей. Этот результат, в сочетании с реалистическим моделированием (пока отсутствующим) взаимодействия многокомпонентных галактик, возможно, даст новую информацию о темных гало галактик.

Диски взаимодействующих спиральных галактик демонстрируют повышенное (примерно на 0.т7 в полосе Я) значение центральной поверхностной яркости по сравнению с дисками изолированных спиралей. Для членов взаимодействующих пар была предпринята попытка найти зависимость между характеристиками дисков спиральных галактик и "силой" гравитационного взаимодействия со спутником. В качестве характеристик "силы" взаимодействия мы рассмотрели 1) проекцию линейного расстояния между галактиками и разность их лучевых скоростей, 2) (^-параметр Дахари (1984), являющийся безразмерпой комбинацией угловых диаметров галактик и углового расстояния между ними, и 3) визуально оцениваемый "класс взаимодействия", характеризующий наличие морфологических признаков взаимодействия в двойной системе. Оказалось, что существует тренд характеристик дисков галактик с СЗ-параметром и "классом взаимодействия" - диски галактик в составе наиболее сильно взаимодействующих систем являются более короткими (на «20-30%) и обладают более высокой поверхностной яркостью (примерно па 0.т5-0.т7). Этот результат можно связать с приливным "обдиранием" внешних областей дисковых галактик в ходе взаимодействия, а также с усиленным звездообразованием в них.

§ 3.2 посвящен изучению распределения поверхностной яркости в дисках взаимодействующих спиральных галактик, видимых под большим углом к лучу зрения ("с ребра").

Численные расчеты свидетельствуют, что тонкие диски галактик очень чувствительны к внешнему возмущению и аккреции. Тот и Острайкер (1992) пришли к выводу, что чувствительность звездных дисков галактик к аккреции может даже являться космологическим тестом: например, по их оценке для обьяснения наблюдаемой структуры Млечного Пути необходимо, чтобы приток внешней массы не превышал 4% массы Галактики за последние 5 х 109 лет. Считается, что это противоречит представлени-

ям о формировании современных массивных галактик за счет иерархических слияний меньших объектов. Следует отметить, однако, практически полное отсутствие наблюдательных данных о реальных толщинах звездных дисков взаимодействующих галактик, с которыми можно было бы сравнивать результаты теоретических исследований.

Для статистического изучения влияния гравитационного возмущения на г-структуру звездных дисков галактик мы сформировали выборку из 24 взаимодействующих систем, каждая из которых включала хотя бы одну галактику, видимую под большим углом к лучу зрения (всего в выборку вошло 28 видимых практически "с ребра" галактик). ПЗС-наблюдеяия всех систем в цветовых полосах В,У и I были проведены в июле 1993 года на 1.2-метровом телескопе обсерватории Верхнего Прованса (Франция). Для сравнения с взаимодействующими галактиками мы провели также наблюдения 7 изолированных обьектов.

Оказалось, что среднее значение масштаба распределения поверхностной яркости в дисках взаимодействующих спиральных галактик в направлении, перпендикулярном их плоскости, - г0 = 1.4±0.5 кпк - в полтора-два раза превышает аналогичное значение для дисков изолированных галактик. Отличие относительных толщин (величин /г/го, где к - экспоненциальный масштаб диска в радиальном направлении) еще более значимо: /¡/¿о = 2.9 ± 1.2 для взаимодействующих галактик, в то время как для изолированных спиралей это отношение составляет 5-6. Столь заметное отличие относительных толщин галактик обусловлено, вероятно, совместным действием двух эффектов: во-первых, уменьшением величин Н у сильно взаимодействующих галактик за счет "обдирания" их внешних областей (см. п.3.1), и, во-вторых, реальным утолщением их дисков.

Еще одним результатом этой работы явилось обнаружение корреляции величин 2о и Л/¿о с относительным содержанием нейтрального водорода в галактиках: у изолированных обьектов с ростом отношения полной массы нейтрального водорода к наблюдаемой оптической светимости (/ =М(Н1)/£В) уменьшается значение га и увеличивается отношение Н/г0- г0 (кпк) = 0.84 х и Н/= 5.0 х /1/2. Взаимодействующие

галактики также следуют этим эмпирическим соотношениям, правда, с большей дисперсией. Найденные корреляции могут иметь отношение к предсказанной Засовым и др. (1991) зависимости между толщиной звездного диска и массой темного невидимого гало, окружающего галактику. Если, как это вытекает из некоторых наблюдений, скрытая масса в галактиках следует распределению нейтрального водорода с примерно постоянным соотношением между ними, то приведенные выше корреляции могут быть

следствием рассмотренной Засовым и др. (1991) зависимости между толщиной диска и массой темного гало.

Описанные в § 3.2 многоцветные фотометрические наблюдения были использованы в § 3.3 для рассмотрения вопроса об интегральных показателях цвета взаимодействующих галактик. В результате анализа данных для 60 галактик в составе 24 систем мы подтвердили, что, во-первых, взаимодействующие галактики характеризуются большим по сравнению с изолированными объектами разбросом показателей цвета па двухцветной диаграмме (В — V)-{V — I), и, во-вторых, галактики в составе двойных систем обнаруживают положительную корреляцию показателей цвета (эффект Хольмберга). На основе анализа литературных данных было показано, что эффект Хольмберга наблюдается и в далеких (г >0.3) парах галактик.

Ряд галактик в рассмотренной выборке имеют крупномасштабные приливпые структуры. Мы отобрали 10 галактик с хорошо выраженными хвостами и выполнили их фотометрическое исследование. Оказалось, что приливные хвосты заметно голубее основных галактик (их средние характеристики < В — V >= +0.53, < V — / >= +0.97, < цп >= 23.8) и близки по показателям цвета к спиральным галактикам поздних морфологических типов. Более детальное исследование продемонстрировало, что по совокупности фотометрических характеристик и относительному содержанию нейтрального водорода - М(Н1)/2,я - приливные структуры очень похожи на карликовые спиральные галактики с низкой поверхностной яркостью. Найденная аналогия свидетельствует в пользу гипотезы о возможности формирования галактик такого типа при сильном гравитационном взаимодействии, сопровождающимся выбросом значительного количества вещества с периферии галактик.

В § 3.4 фотометрический ПЗС-обзор взаимодействующих галактик (см. § 3.1) был использован для оценки внутреннего поглощения в дисках спиральных галактик. Мы рассмотрели две двойные системы, в которых одна из галактик пары частично проецируется на вторую. В таких системах при отсутствии сильного взаимодействия между галактиками по их неперекрывающимся областям можно с достаточной точностью восстановить истинное распределение яркости в области проекции. Затем, сравнивая наблюдаемое и восстановленное распределения, можно оценить полное внутреннее поглощение в диске более близкой к наблюдателю галактики. Применяя этот метод к дискам двух спиральных галактик, а также используя другие статистические тесты присутствия поглощающей среды, мы получили, что ядерные области галактик являются

практически непрозрачными, однако с удалением от ядра поглощение быстро падает и на расстояниях порядка половины оптического радиуса составляет лишь 0.т2 — 0.т5 в полосе В.

Глава 4 посвящена исследованию особенностей кинематики взаимодействующих галактик.

В § 4.1 суммированы результаты кинематического изучения ряда взаимодействующих галактик (М 82, Mrk 176, NGC 4676А, NGC 5953/54, NGC 6621/22, Агр 10).

Наиболее интересным результатом этой работы является обнаружение первой спиральной галактики - NGC 6621 - с двумя контр-вращающимися подсистемами газа. В настоящеее время известно уже много обьектов с разными вариантами контр-вращения (см., например, обзор Галетты 1997), но NGC 6621 явилась исторически первым претендентом контр-вращения газа в спиральной галактике. NGC 6621 - это богатая газом галактика типа SBa-b, спутником которой является эллиптическая галактика. В ядерной области NGC 6621 (г<2.5 кпк) присутствует подсистема газа, направление вращения которой противоположно вращению газового диска галактики вцелом и совпадает с направлением движения спутника. Общепринятая теория формирования хоитр-вращающихся структур в галактиках пока отсутствует, но наиболее правдоподобным представляется их образование при аккреции вещества со сблизившейся галактики или захват и погружение карликовой галактики.

Спектральное изучение двух обьектов с протяженными (>40 кик) приливными хвостами - NGC 6621 и NGC 4676А - показало, что хвосты имеют значительные систематические скорости относительно ядер галактик. У NGC 6621 наблюдаемая разность лучевых скоростей в хвосте и в ядре галактики достигает 150-200 км/с, а у NGC 4676А - 300 км/с. Как было показано в ходе выполненного методом SPH численного моделирования, столь большие скорости в приливном хвосте NGC 4676А (главный компонент знаменитой двойной системы "Мышки") требуют наличия массивного невидимого гало у галактик системы. Этот вывод может служить основой построения нового независимого метода исследования темных гало у галактик.

Детальное спектральное изучение приливного хвоста NGC 4676А также показало, что в нем идет процесс звездообразования со средним темпом, сравнимым со скоростью звездообразования в дисках нормальных спиральных галактик.

В § 4.2 предпринята первая попытка систематизации данных о кинематике газа во взаимодействующих галактиках. На основе оригинальных наблюдений и скудных лите-

ратурных данных была обнаружена корреляция характеристик поля скоростей с оценками "силы" гравитационного взаимодействия. Было показано, что члены взаимодействующих систем характеризуются несколько меньшими (примерно на 25%) наблюдаемыми максимальными скоростями вращения по сравнению с нормальными галактиками тех же морфологических типов и светимостей, а также в 1.5-2 раза меньшими значениями отношения масса-светимость. Зависимость Tally-Fisher также, по-видимому, отличается для взаимодействующих галактик.

Глава 5 посвящена детальному фотометрическому и спектральному изучению и моделированию галактик с полярными кольцами.

Галактики с полярными кольцами (PRGs) - одни из наиболее красивых и необычных внегалактических обьектов. "Классические" PRGs представляют собой галактики раннего типа (обычно типа SO), окруженные в околополярной плоскости кольцом или диском, вращающимся вокруг большой оси центральной галактики. Со времени своего открытия PRGs привлекали к себе внимание теоретиков как своего рода динамические загадки - как могла возникнуть галактика, состоящая из двух ортогонально вращающихся подсистем, и насколько устойчива такая конфигурация? Именно поэтому в литературе, посвященной изучению PRGs, до начала 90-х годов преобладали чисто теоретические исследования. Излагаемые далее работы являются первым систематическим наблюдательным исследованием этого класса внегалактических обьектов.

§ 5.1 посвящен фотометрический обзору галактик с полярными кольцами.

Программа фотометрических наблюдений галактик с полярными кольцами на 6-м телескопе была направлена на выяснение основных закономерностей крупномасштабной структуры этих обьектов. В нашу выборку были включены обьекты каталога Вайтмо и др. (1990), включающие две "классические", кинематически подтвержденные PRGs (UGC 7576, UGC 9796), одну галактику из группы хороших кандидатов в PRGs (1С 1689), шесть вероятных кандидатов в галактики с полярными кольцами (NGC 2748, NGC 6286, UGC 4261, UGC 5101, UGC 10205, A0017+2212) и одна галактика, возможно связанная с PRGs (NGC 3808В) (классификация обьектов по группам приведена в соответствии с каталогом Вайтмо др. 1990). Наблюдения всех галактик, за исключением UGC 10205, наблюдавшейся на 1.2-м телескопе Обсерватории Верхнего Прованса (Франция), были проведены на 6-м телескопе CAO РАН с использованием ПЗС матрицы. Еще две галактики из каталога PRGs — NGC 2685 и NGC 3718 — были изучены нами ранее (см. гл.2) в рамках программы фотографической фотометрии

взаимодействующих и пекулярных галактик.

В п.5.1.1 суммированы результаты изучения всех известных в настоящее время "классических" PRGs. Нами было показано, что абсолютные светимости и интегральные показатели цвета кинематически подтвержденных "классических" галактик с полярными кольцами соответствуют нормальным галактикам ранних типов. Характеристики балцжей PRGs с относительно небольшими кольцевыми структурами располагаются на плоскости эффективных параметров вблизи стандартной зависимости для нормальных E/S0 галактик. Балджи галактик с протяженными полярными кольцами смещены от этой зависимости в сторону меньших значений те (или больших значений lie). Центральные галактики PRGs имеют более яркие и компактные звездные диски по сравнению с нормальными SO галактиками. По своим интегральным фотометрическим характеристикам полярные кольца похожи на спиральные галактики поздних типов. Существуют фотометрические свидетельства (голубые показатели цвета, корреляция показателей цвета с поверхностной яркостью) происходившего или происходящего в полярных кольцах активного звездообразования.

Галактики с формирующимися полярными кольцевыми структурами рассмотрены в п.5.1.2. Уже в первых работах, посвященных детальному изучению галактик с полярными кольцами, было высказано предположение, что причиной существования в PRGs двух крупномасштабных, практически ортогональных кинематических подсистем является некое "вторичное" событие в их эволюции - аккреция вещества со сблизившейся богатой газом галактики или поглощение спутника (Шайн 1980, Швейцер и др. 1983). Наши наблюдения галактик NGC 3808В и NGC 6286 позволили впервые проиллюстрировать этот механизм с наблюдательной точки зрения.

Галактики NGC 3808В и NGC 6286 входят в состав тесных двойных взаимодействующих систем Агр 87 и Агр 293. В обеих системах спиральные ветви одной из галактик вытянуты в сторону спутников и, как показывают глубокие оптические изображения, обвиваются вокруг них. Выполненные нами спектральные наблюдения подтвердили, что обвивающиеся ветви демонстрируют вращение вокруг больших осей NGC 3808В и NGC 6286, в то время как сами галактики вращаются вокруг своих малых осей. Тем самым, рассмотренные объекты кинематически подобны "классическим" PRGs и могут быть отнесены к галактикам с полярными кольцами в процессе формирования. Процесс формирования полярных колец в NGC 3808В и NGC 6286, сопровождающийся аккрецией вещества на диски галактик, привел, как и ожидается с теоретической точки

зрения, к возникновению ряда особенностей этих галактик. Оба обьекта демонстрируют значительные некруговые движения в газовом диске; являются сильными источниками инфракрасного (LpIH > 4 Ю10 L0) и На излучения, что указывает на активное звездообразование в них; звездные диски галактики изогнуты и расширяются от центра к периферии.

Другой механизм формирования полярных структур при взаимодействии галактик был предсказан в численных расчетах Хиббарда и Михоса (1995). Оказалось, что при слиянии двух спиральных галактик часть выброшенного в приливные структуры вещества может образовать сходные с полярными кольцами структуры. Детально изученные нами галактики UGC 4261 и UGC 5101 представляют собой, по-видимому, именно такие объекты. Обе галактики являются одиночными и относятся к категория мерже-ров (слившихся галактик). Протяженные приливные структуры UGC 4261 и UGC 5101 демонстрируют признаки вращения вокруг больших осей центральных галактик, в то время как сами галактики вращаются вокруг своих видимых малых осей. Центральные галактики UGC 4261 и UGC 5101 пекулярны, имеют сильное инфракрасное и На излучение (UGC 5101 даже относится к ультраярким в далеком инфракрасном диапазоне галактикам).

Изученная нами пекулярная галактика NGC 2748 может быть отнесена к "несостоявшимся" PRGs. Основные ее наблюдательные особенности - наличие вытянутых вдоль малой оси диффузных образований, существование градиента лучевых скоростей вдоль малой оси, искривление периферийных областей, повышенная поверхностная яркость диска и повышенное на единицу светимости содержание нейтрального водорода - являются, вероятно, следствием аккрешш на спиральную галактику богатого газом карликового спутника. Однако, в данном случае условия взаимодействия галактик и их физические характеристики не позволили сформироваться устойчивому кольцевому образованию в полярной плоскости основной галактики.

Главными целями спектрального изучения обьектов каталога Вайтмо и др. (1990), результаты которого приведены в § 5.2, являлись: поиск новых галактик с полярными кольцами, кинематическое исследование отдельных обьектов, а также классификация типов ядер главных галактик и изучение звездообразования в кольцевых структурах.

Наблюдения 16 обьектов каталога Вайтмо и др. были проведены в 1993 году на 1.93-м телескопе обсерватории Верхнего Прованса во Франции с использованием спектрографа с длинной щелью CARELEC. Каждая галактика наблюдалась при двух положениях ще-

ли спектрографа - вдоль большой оси центральной галактики и вдоль предполагаемой кольдевой структуры. Наблюдения еще одной галактики - 1С 1689 - были выполнены в 1995 году на 6-м телескопе CAO РАН.

В ходе нашего обзора среди кандидатов в галактики с полярными кольцами было обнаружено две галактики (1С 1689 и UGC 4385), которые по своим кинематическим и морфологическим свойствам могут быть отнесены к "классическим" PRGs. Отметим также, что UGC 4385 является первой спиральной галактикой среди "классических" PRGs. Еще 9 исследованных объектов были классифицированы нами как галактики с формирующимися полярными кольцевыми структурами за счет аккреции вещества со спутников или слияния двух галактик.

На основе классификации ядерных эмиссионных спектров мы нашли, что среди изученных галактик с формирующимися полярными кольцами преобладают галактики с активными ядрами (Sy и LINER's) (в частности, UGC 4892, вероятно, является новой сейфертовской галактикой). Средние спектральные характеристики яде]) центральных галактик изученных формирующихся PRGs (эквивалентная ширина линии На и ее светимость) близки к характеристикам ядер взаимодействующих галактик и заметно превосходят аналогичные характеристики ядер нормальных галактик. Это свидетельствует об усиленном темпе звездообразования в ядрах этих обьектов. Данные об излучении формирующихся PRGs в далеком инфракрасном диапазоне также подтверждают это заключение.

По эмиссионной линии На нам впервые удалось построить кривые вращения полярных колец двух "классических" PRGs UGC 7576 и UGC 9796 (кривые вращения прослежены до расстояний Ю-15/i). В сочетании с данными о вращении центральных галактик (Вайтмо и др. 1990) и о распределении поверхностной яркости (§ 5.1) это позволило построить детальные модели распределения массы в этих обьектах. Было показано, что наблюдаемые в кольцевых структурах скорости вращения невозможно объяснить без привлечения скрытой массы. Мы нашли, что вклад скрытой массы в пределах полярной кольцевой структуры в 1.6 и 3 раза превышает вклад "светящегося" вещества для UGC 7576 и UGC 9796 соответственно. Этот результат представляет большой интерес, поскольку свидетельства существования темных гало вокруг линзовидаых галактик (к ним по совокупности интегральных характеристик относятся UGC 7576 и UGC 9796) пока редки и противоречивы.

§ 5.3 посвящен звездообразованию в полярных кольцах.

Одним из самых интересных результатов спектральных наблюдений PRGs было обнаружение На конденсаций в кольцах UGC 7576 и UGC 9796, а также в формирующейся полярной структуре галактики UGC 4261. По своим размерам, На и оптическим све-тимостям, показателям цвета эти конденсации очень похожи на гигантские комплексы H1I в дисках спиральных галактик поздних морфологических типов. Тем самым было получено первое непосредственное свидетельство происходящего в полярных кольцах звездообразования. Найденный по интегральной На светимости средний темп звездообразования в исследованных кольцах (1 — 4 х 10~9 М0уг_1рс~2) близок к соответствующим значениям для нормальных спиральных галактик. Подтверждением активного звездообразования в полярных кольцах является найденная в ходе фотометрического обзора корреляция (п.5.1.1) между интегральным показателем цвета и поверхностной яркостью кольца - более голубые кольца имеют, в среднем, и более высокую поверхностную яркость. Существование этой зависимости может быть объяснено происходившими (или происходящими) в ходе эволюции колец вспышками звездообразования.

Сходство полярных дисков с дисками спиральных галактик может свидетельствовать о близости процессов их формирования. Поскольку полярпые диски (по крайней мере, их часть) формируются при внешней аккрепии, то и диски спиральных галактик могли образоваться в ходе сходных процессов. Высказанное предположение не противоречит современным представлениям о формировании спиральных галактик в модели "иерархического скучивапия" (например, Стейнметц 1996).

§ 5,4 тюевящен моделированию формирования галактик с полярными кольцами при внешней аккреции.

По результатам наших фотометрических наблюдений, а также данным других авторов, мы подтвердили высказанное ранее Вайтмо (1991) предположение о том, что PRGs могут быть разделены на две группы: галактики с протяженными и широкими полярными кольцами, чьи диаметры в 2-3 раза превышают размеры центральных галактик, и PRGs с относительно узкими и небольшими (< диаметра главной галактики) кольцевыми структурами. Было показано, что центральные галактики первой группы по своим интегральным характеристикам являются относительно нормальными галактиками типа SO (по светимостям, показателям цвета, скоростям вращения), в фотометрической структуре которых доминирует дисковая составляющая. Фотометрическая структура галактик второй группы типична для нормальных SO и эллиптических галактик, у которых вклад балджа сравним с вкладом дисковой составляющей или преобладает.

Следовательно, существует корреляция между характеристиками оптических полярных колец и свойствами центральных галактик: протяженные, дискообразные полярные кольца существуют преимущественно вокруг галактик с распределением поверхностной яркости (и, видимо, с распределением массы), подобным спиральным галактикам поздних типов, в то время как галактики с хорошо развитым балджем окружены, как правило, более узкими кольцами меньшего размера.

Обьяснение обнаруженной корреляции между свойствами центральных галактик и окружающих их полярных колеи было найдено в ходе численного моделирования процесса формирования полярных структур при аккреции части вещества богатой газом спиральной галактики, пролетевшей мимо свободной от газа галактики раннего типа. В ходе моделирования, выполненного методом SPH, было найдено, что размер формирующихся при внешней аккреции колец зависит от распределения массы в центральной галактике - при тех же параметрах пролета кольца, образующиеся вокруг галактик с большей концентрацией массы к центру, имеют меньшие размеры. Было также показано, что для обьяснения существования очень протяженных полярных колец с размерами ~30 кпк требуется привлечение массивных гало, окружающих галактики. Этот вывод, сделанный независимо от данных о кинематике колец, подтверждается детальным исследованием отдельных галактик. Результаты моделирования показали, что при пролете галактик масса газа, захваченная из богатой газом спирали может превышать 109 М©, что сравнимо с наблюдательными оценками массы HI в полярных кольцах. Процесс формирования "аккреционного" полярного кольца - это относительно длительный процесс, занимающий ~ 109 лет.

В § 5.5 сделана попытка найти кандидаты в далекие PRGs.

Существуют многочисленные наблюдательные свидетельства того, что процессы гравитационного взаимодействия и обмена массой между галактиками были гораздо более частыми в прошлом (например, Абрахам 1998). Поэтому, если PRGs могут формироваться при взаимодействии галактик, то естественно ожидать их существование и при больших z. До настоящего времени не существовало никаких свидетельств присутствия этого специфического типа внегалактических объектов в прошлые эпохи.

Глубокое Поле телескопа имени Хаббла (The Hubble Deep Field), содержащее изображения обьектов до 29т—30т, является идеальным материалом для детального изучения далеких галактик (Вильяме и др. 1996). В результате анализа морфологии обьектов в Глубоком Поле нам удалось выделить две галактики, чья оптическая структура очень

похожа на локальные PRGs - 2-809 и 2-906.

Обе галактики имеют интегральные видимые звеэяные величины v ~24, фотометрические красные смещения 0.64 (Ланцетта и др. 1996) и 1.2 для 2-809 и 2-906 соответственно. Летальное изучение галактик показало, что они являются не только морфологическими, по и фотометрическими двойниками близких PRGs. Оценивая вероятность случайного обнаружения двух PRGs в случайно выбранном поле площадью 4.5 квадратных угловых минут, мы пришли к выводу, что при неизменной - локальной -пространственной плотности этих обьектов вероятность найти 2 галактики в диапазоне красных смещений от 0.5 до 1.5 очень мала (несколько процентов). Попущение о росте пространственной плотности PRGs с z в стандартном виде (1 + г)", где п = 4 — 4.5, лучше согласуется с наличием двух хороших кандидатов в PRGs в Глубоком Поле. Следовательно, предварительная статистика локальных и далеких галактик с полярными кольцами не противоречит заключению о росте пространственной плотности этого типа обьектов с г, что, возможно, отражает общее увеличение числа взаимодействующих и пекулярных галактик с ростом красного смешения.

Результаты статистического исследования галактик с искривленными звездными дисками суммированы в главе б.

Газовые диски большинства детально изученных спиральных галактик (включая Млечный Путь) демонстрируют крупномасштабные "интегралообразные" искривления своих плоскостей. Наблюдательные свидетельства существования искривленных звездных дисков были до конца восьмидесятых годов очень невелики. В работе Санчез-Сааведра и др. (1990) на основе анализа оптических изображений 8G видимых под большим углом к лучу зрения северных галактик из каталога NGC было объявлено, что примерно половина из рассмотренных спиральных галактик показывают S-образные искривления плоскостей своих звездных дисков с характерной величиной 5° — 10°. Авторы отметили, что для того, чтобы изгиб плоскости оптического диска был зарегистрирован, линия узлов изгиба должна быть близка к лучу зрения. Следовательно, если половина всех наблюдаемых "c. ребра" галактик показывает искривленные диски, то, по-видимому, все спиральные галактики должны быть искривлены. Тем самым, отклонение дисков галактик от планарности может рассматриваться как общее, фундаментальное свойство спиральных галактик (такое, как, например, наличие бара или спиральной структуры).

С теоретической точки зрения существование у галактик искривленных дисков все

еще остается "захватывающей головоломкой" (Винни 1992). Для объяснения их формирования и поддержания был предложен целый ряд механизмов: приливное взаимодействие галактик, аккреция вещества из межгалактического пространства на периферийные области галактик, межгалактическое магнитное поле, гравитационное влияние гало на диск и т.д. (Бинни 1992). Однако, все обсуждаемые в обширной теоретической литературе механизмы имеют какие-либо недостатки и ни один из них в настоящее время так и не стал общепринятым. Основной причиной такого положения является отсутствие наблюдательной основы для решения этой проблемы, поскольку в радио и оптическом диапазонах изучено лишь несколько десятков видимых "с ребра" галактик. Поэтому нашей главной задачей являлось создание эмпирической основы для решения проблемы происхождения и поддержания искривлений звездных дисков галактик.

В § 6.1 изучается полная выборка из 120 наблюдаемых "с ребра" спиральных галактик северного полушария, для которых в работе Караченцева и др. (1992) на основе ПЗС наблюдений опубликованы двумерные карты распределений поверхностной яркости в цветовой полосе Я.

Мы нашли, что не менее половины всех спиральных галактик демонстрируют "ин-тегралообразный" изгиб периферийных областей (fxо ~ 25-26) с характерной амплитудой ~ 5°. Выяснилось также, что спиральные галактики разных морфологических типов показывают примерно одинаковую встречаемость изогнутых плоскостей. Была обнаружена корреляция между амплитудой отклонения плоскости и характеристиками галактик - диски более массивных и больших галактик, в среднем, менее искривлены.

В 5 6.2 для исследования вопроса о влиянии пространственного окружения на встречаемость изогнутых дисков рассматриваются объекты Каталога Плоских Галактик (Караченцев и др. 1993).

На основе этого каталога была сформирована выборка, включающие все галактики с видимым отношением осей а/Ь >7 и угловым диаметром от 1 до 3 угловых минут в области неба с координатами 0.h0 < а(1950) < 14.h0, 5(1950) < -17.°5 (540 галактик). Для каждого объекта из Цифрового Обзора Неба (Digitized Sky Survey) было считано изображение области размером 10 диаметров центральной галактики.

Для всех обьектов были построены карты изофот, по которым были выполнены измерения отклонения внешних областей дисков от плоскости, задаваемой внутренней частью галактики. В зависимости от пространственного окружения, галактики были сгруппированы в три подвыборки: относительно изолированные обьекты (без спутни-

ков с размером >1/5 диаметра основной галактики в пределах 5 оптических диаметров от нее), неизолированные галактики (с близкими спутниками) и взаимодействующие галактики. Кроме того, для каждой галактики было найдено значение "индекса асимметрии" (отношение величин малых полуосей, измеренных по обе стороны от ядра), характеризующего наклон плоскости диска к лучу зрения. Для оценки влияния того, что спиральные ветви галактики, видимой не точно "с ребра", могут создавать видимость изогнутого диска, была создана сетка изображений модельных спиральных галактик с равными распределениями пыли и разными наклонами к лучу зрения. Было показано, что этот эффект не оказал существенного влияния на нашу статистику встречаемости изогнутых дисков.

Основные результаты исследования можно суммировать следующим образом:

- Около 40% спиральных галактик (типа ЯЬ и позднее) показывают интегралообраз-ные изгибы внешних областей с амплитудами > 2° градусов. Учитывая, что изгиб плоскости галактики заметен при условии, что линия узлов изгиба близка к лучу зрения, эта оценка должна быть примерно в два раза увеличена. Следовательно, диски большинства спиральных галактик изогнуты.

- Частота встречаемости изогнутых дисков для галактик с Т >3 не зависит от морфологического типа галактики (это было показано также и по выборке 120 северных галактик - п.6.2).

- Наблюдаемая частота встречаемости искривленных дисков зависит от пространственного окружения: они доминируют среди взаимодействующих галактик (50-60%), очень часты среди галактик с близкими спутниками (30-50%) и относительно редки среди изолированных галактик (~20%).

Полученные результаты существенно ограничивают существующий в настоящее время спектр моделей, объясняющих образование искривлений дисков галактик. Приливное взаимодействие галактик и внешняя аккреция являются, вероятно, основными механизмами рассматриваемого явления.

В заключении формулируются основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.

Приложение 1 содержит список публикаций автора по теме диссертации и указан вклад соавторов в совместные работы, в приложении 2 приведены карты изофот изученных в главе 3 взаимодействующих галактик.

Список публикаций по теме диссертации

1. Амирханян A.C., Гаген-Торн В.А., Решетников В.П. Спектральные наблюдения галактики М 82. II. Астрофизика, том 22, 239-246, 1985.

2. Макаров В.В., Решетников В.П., Яковлева В.А. Комплекс программ цифровой обработки изображений протяженных объектов. Труды Астрон. Обе. ЛГУ, том 41, 112-136, 1987.

3. Решетников В.П. Фотометрическое исследование взаимодействующей системы W 242. Астрофизика, том 27, 91-101, 1987.

4. Макаров В.В., Решетников В.П., Яковлева В.А. Детальная поверхностная фотометрия галактики с полярным кольцом NGC 2685. Астрофизика, том 30, 15-26, 1989.

5. Решетников В.П. Фотометрическое изучение VV 150 - цепочки галактик, содержа-шей сейфертовскую галактику Mrk 176. Астрофизика, том 30, 465-477, 1989.

6. Решетников В.П. Фотометрическое и кинематическое изучение сейфертовской галактики Mrk 176. Астрофизика, том 31, 49-62, 1989.

7. Решетников В.П. Интерпретация стандартных фотометрических параметров галактик на основе двухкомпонентиой модели. Кинемат. я физ. небесн. тел, том 6, 30-35,1990.

8. Гаген-Торн В.А., Решетников В.П., Яковлева В.А. Детальная поверхностная фотометрия пекулярной галактики NGC 3718. Астрофизика, том 32, 255-265, 1990.

9. Решетников В.П., Сильченко O.K. Противовращакмцееся ядро во взаимодействующей галактике Агр 81. Астрон. цирк., N 1542, 5-6, 1990.

10. Решетников В.П., Сильченко O.K. Фотометрическое и кинематическое изучение VV 247 (NGC 6621/22). Астрофизика, том 33, 157-168, 1990.

11. Reshetnikov V.P., Yakovleva V.A. The polar ring galaxies NGC 2685 and NGC 3808B

(VV 300). Proc. IAU Colloq. N 124 "Paired and Interacting Galaxies", Sulentic J.W., Keel W.C., Telesco C.M. eds., 231-244, 1990.

12. Решетников В.П., Яковлева В.А. Поляриметрическое изучение пекулярной галактики NGC 660. Астрофизика, том 35, 61-65, 1991.

13. Решетников В.П. Фотометрические характеристики взаимодействующих галактик. Астрофизика, том 35, 235-246, 1991.

14. Reshetnikov V.P. Companions' influence on the emission-line rotation curves of galaxies. Astropbys. Space Sci., v.191, 49-60, 1992.

15. Решетников В.П., Сазонова JI.H. О внутреннем поглощении в спиральных галактиках. Письма в Астрон. журн., том 19, 708-718, 1993.

16. Решетников В.П. Кинематическое изучение взаимодействующей системы NGC 5953/54. Астрон. журн., том 70, 216-220, 1993.

17. Reshetnikov V.P., Hagen-Thorn V.A., Yakovleva V.A. A photometric study of interacting galaxies. I. Observations. Astron. Astrophys. Suppl., vol.99, 257-289, 1993.

18. Reshetnikov V.P., Hagen-Thorn V.A., Yakovleva V.A. A photometric study of interacting galaxies. II. Analysis of the results. Astron. Astrophys., vol.278, 351-363, 1993.

19. Reshetnikov V.P. A photometric and kinematic study of the interacting pair NGC 5953/54. Astron. Astrophys., vol.280, 400-408, 1993.

20. Reshetnikov V.P. On the photometric characteristics of ellipticals and bulges of spirals in interacting systems. Proc. IAU Symp. N 153 "Galactic Bulges", Dejonghe H., Habing H.J. eds., 419-420, 1993.

21. Reshetnikov V.P. On the rotational velocities of interacting galaxies. Astrophys. Space Sci., vol.211, 155-160, 1994.

22. Reshetnikov V.P., Hagen-Thorn V.A., Yakovleva V.A. Photometric study of polar-ring galaxies. I. UGC 7576 and UGC 9796. Astron. Astrophys., vol.290, 693-704, 1994.

23. Reshetnikov V.P., Coinbes F. Kinematics and dark haloes of polar-ring galaxies. Astron. Astrophys., vol.291, 57-73, 1994.

24. Reshetnikov V., Combes F. Star formation in polar-ring galaxies. In "Violent Star Formation from 30 Doradus to QSOs", Tenorio-Tagle G. ed., Cambridge Univ. Press, 258262, 1994.

25. Reshetnikov V., Combes F. UGC 5101: ал ultraluminousIRAS galaxy with circumnuclear star formation. In "Violent Star Formation from 30 Doradus to QSOs", Tenorio-Tagle G. ed., Cambridge Univ. Press, 281-282, 1994.

26. Reshetnikov V.P. On the statistics of galactic warps. Astron. Astrophys. Trans., vol.6, 31-37, 1995.

27. Reshetnikov V.P., Hagen-Thorn V.A., Yakovleva V.A. Photometric study of polar-ring galaxies. II. 1С 1689. Astron. Astrophys., vol.303, 398-404, 1995.

28. Reshetnikov V., Combes F. Tidally-triggered disk thickening. I. Observations. Astron. Astrophys. Suppl., vol.116, 417-428,1996.

29. Гаген-Торн B.A., Решетников В.П., Яковлева B.A. NGC 2748 - галактика с "несостоявшимся" полярным кольцом? Астрок. журн., том 73, 36-43, 1996.

30. Reshetnikov V.P., Hagen-Thorn V.A., Yakovleva V.A. Photometric study of polar-ring galaxies. III. Forming rings. Astron. Astrophys., vol.314, 729-737, 1996.

31. Hagen-Thom V.A., Reshetnikov V.P. 1С 1689: SO galaxy with inner polar disk. Astron. Astrophys., vol.319, 430-434, 1997.

32. Reshetmkov V.P. Candidate polar-ring galaxies in the Hubble Deep Field. Astron. Astrophys., vol.321, 749-753, 1997.

33. Resbetnikov V., Combes F. Tidally-triggered disk thickening. II. Results and interpretations. Astron. Astrophys., -vol.324, 80-90, 1997.

34. Resbetnikov V., Sotnikova N. Global structure and formation of polar-ring galaxies. Astron. Astrophys., vol.325, 933-942, 1997.

35. Reshetnikov V., Combes F. Tidal thickening of galaxy disks. In 'Galaxy Scaling Relations: Origins, Evolution and Applications", da Costa L.N., Renzini A. eds., SpringerVerlag, 387-389, 1997.

36. Решетников В.П., Гаген-Торн В.А., Яковлева В.А. Фотометрическое изучение галактик с полярными кольцами. IV. UGC 4261 и UGC 5101 - галактики с формирующимися полярными кольцами? Астрон. журн., том 75, 481-488, 1998.

37. Сотникова Н.Я., Решетников В.П. Звездообразование в системе NGC 4676 (Мышки). Письма в Астрон. журн., том 24, 97-108, 1998.

38. Решетников В.П. Галактики с искривленными звездными дисками. В сб. "Актуальные проблемы внегалактической астрономии", Пущипо, 49-50, 1998.

39. Решетников В.П. Об интегральных показателях цвета взаимодействующих галактик. Письма в Астрон. журн., том 24, 189-196, 1998.

40. Решетников В.П. Кинематическое изучение кольцевой галактики Агр 10. Астрофизика, том 41, 165-173, 1998

Литература

Абрахам (Abraham R.G.) A review of high-redshift merger observations // In Proc. IAU Symp. 186 "Galaxy interactions at low and high redshifts", astro-ph/9802033, 1998. Б ay г и др. (Baugh C.M., Cole S., Frenk C.S.) Faint galaxy counts as a function of morphological type in a hierarchical merger model // Mon. Not. Roy. Astron. Soc., v.282, L27-L32, 1996.

Бинт (Binney J.) Warps // Anil. Rev. Astron. Astrophys., v.30, 51-74, 1982. Вайтмо (Whitmore B.C.) A few statistics from the catalog of polar-ring galaxies // In "Warped Disks and Inclined Rings around Galaxies", Casertano S., Sackett P.D., Briggs F.H. eds., Cambridge University Press, 60, 1991.

Вайтмо и др. (Whitmore B.C., Lucas R.A., McElroy D.B. et al.) New observations and a

photographic atlas of polar-ring galaxies // Astron. J., v.100, 1489-1522, 1990.

ван ден Берг и др. (van den Bergh S., Abraham R.G., Ellis R.S.) A morphological catalog

of galaxies in the Hubble Deep Field // Astron. J., v.112, 359-368,1996.

Вильяме и др. (Williams R.E., Blacker В., Dickinson M. et al.) The Hubble Deep Field:

observations, data reduction, and galaxy photometry // Astron. J., v,112, 1335-1389, 1996.

Галетта (Galletta G.) Counterrotation and barred galaxies // In Proc. IAU Coll. 157

"Barred Galaxies", Buta R., Crocker D., Elmegreen B. eds., 1996.

Горбацкий В.Г. Введение в физику галактик и скоплений галактик // М., Наука, 1986. Пахари (Dahari О.) Companions of Seyfert galaxies - a statistical survey // Astron.. J., v.89, 966-974, 1984.

Досталь В.А. Частота встречаемости различных морфологических типов в каталоге MCG // Астрон. журн., т.56, 247-251, 1979.

Засов А.В. О природе взаимодействующих галактик // Астрофизика, т.4, 427-441,1968. Засов А.В., Макаров Д.И., Михайлова Е.А. Толщина тонких звездных дисков и масса темного гало // Письма в Астрон. журн., г.17, 884-890, 1991.

Караченцев И.Д., Теребиж В.Ю. К статистике "взаимодействующих" галактик // Астрофизика, т.4, 443-449, 1968.

Караченцев и dp. (Karachentsev I.D., Georgiev Ts.B., Kajsin S.S. et al.) Flat edge-on galaxies. Atlas and photometry // Astron. Astrophys. Trans., v.2, 265-325, 1992. Караченцев и др. (Karachentsev I.D., Karachentseva V.E., Painovsky S.L.) Flat Galaxy Catalogue // Astron. Nachr., v.314, 97-222, 1993.

Ланцетпта и др. (Lanzetta K.M., Yahil A., Fernandez-Soto A.) Star-forming galaxies at

very high redshifts // Nature, v.381, 759-763, 1996.

Mo и др. (Mo H.J., Mao S., White S.D.M.) The formation of galactic disks // Mon. Not. Roy. Astron. Soc., v.295, 319-332, 1998.

Наим и др. (Nairn A., Ratnatunga K.U., Griffiths R.E.) Quantitative morphology of moderate redshift galaxies: how many peculiars are there? // Astrophys. J., v.47G, 510522, 1997.

Решетников В.П. Фотометрическое и спектральное изучение взаимодействующих галактик // Диссертация на соискание ученой степени канд. ф.-м. наук, Ленинград, 1990. Решетников В.П., Сотникова И.Я. Взаимодействующие галактики: наблюдательные и теоретические аспекты // Астрофизика, т.36, 435-490, 1993.

Санчез-Сааведра и др. (Sanchez-Saavedia M.L., Battaner Е., Florido Е.) Frequency of warped spiral galaxies at visible wavelengths // Mon. Not. Roy. Astron. Soc., v.246, 458462, 1990.

Стейнметц (Steinmetz M.) Mergers and the formation of disk galaxies in hierarchically clustering universes //In "New light on galaxy evolution", Bender R., Davies R. eds., Kluwer, 1996.

Сэндидж (Sandage A.) Astronomical problems for the next three decades //In "Key Problems in Astronomy and Astrophysics", Mamaso A. and Munch G. eds., Cambridge University Press, 1995.

Тот, Острайкер (Toth G., Ostriker J.P.) Galactic disks, infall, and the global value of П // Astrophys. J., v.389, 5-26, 1992.

Тумре, Тумре (Toomre A., Toomre J.) Galactic bridges and tails // Astrophys. J., v.178, 623-666, 1972.

Хиббард, Muxoc (Hibbard J.E., Mihos J.C.) Dynamical modeling of NGC 7252 and the return of tidal material // Astron. J., v.110, 140-155, 1995.

Шайн (Shane W.W.) A neutral hydrogen survey of NGC 2685 // Astron. Astrophys., v.82, 314-321, 1980.

Швейцер и др. (Schweizer F., Whitmore B.C., Rubin V.C.) Colliding and mexging galaxies. II. SO galaxies with polar rings // Astron. J., v.88, 909-925, 1983.

Шомбертп и др. (Schombert J.M., VVallin J.F., Struck-Marcell C.) A multicolor photometric study of the tidal features in interacting galaxies // Astron. J., v.99, 497-529, 1990. Эгген u dp. (Eggen O.J., Lvnden-Bell D., Sandage A.) Evidence from the motions of old stars that the Galaxy collapsed // Astrophys. J., v.136, 748-766, 1962.

Лицензия ЛР № 040815 от 22.05.97.

Подписано к печати 31.07.98. Усл.п.л. 2. Тираж 100 экз. Заказ 431. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии НИИ Химии СПбГУ

198904, СПб, Старый Петергоф, Университетский пр. 2.

Текст научной работы диссертации и автореферата по астрономии, доктора физико-математических наук, Решетников, Владимир Петрович, Санкт-Петербург

о Г-¿»а

Н 0$ п.,*. /за/5

' ' \ у'

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

^ ' л.

На правах рукописи УДК 524.7

РЕШЕТНИКОВ Владимир Петрович

ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ И СПЕКТРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЛАКТИК

Специальность 01.03.02 - Астрофизика, радиоастрономия

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

Глава 1.. Методика наблюдений и обработки 13

1.1. Методика фотоэлектрических наблюдений 13

1.2. Спектральные наблюдения 15

1.3. Методика абсолютной поверхностной фотометрии 16

Глава 2. Фотографическая фотометрия взаимодействующих

галактик 31

2.1. VV 150 31

2.2. VV 242 35

2.3. W 247 39

2.4. NGC 2685 42

2.5. NGC 3718 45

2.6. Фотометрические особенности взаимодействующих галактик 45 Глава 3. ПЗС-обзор взаимодействующих галактик 51

3.1. Глобальная структура 51

3.2. Распределение яркости вдоль z-координаты 65

3.3. Интегральные показатели цвета 83

3.4. Внутреннее поглощение 96

Глава 4. Кинематическое изучение взаимодействующих

галактик 103

4.1. Результаты изучения отдельных галактик 103

4.1.1. М 82 103

4.1.2. Mrk 176 105

4.1.3. NGC 5953/54 105

4.1.4. NGC 6621/22 109

4.1.5. Arp 10 114

4.1.6. NGC 4676A 121

4.2. Статистика кривых вращения взаимодействующих галактик 144

4.2.1. Зависимость от характеристик системы 144

4.2.2. Соотношение Tully-Fisher 146 Глава 5. Исследование галактик с полярными кольцами 151

5.1. Фотометрический обзор 151

5.1.1. "Классические" галактики с полярными кольцами 153

5.1.2. Формирующиеся галактики с полярными кольцами 170

5.2. Спектральный обзор 175

5.3. Звездообразование в полярных кольцах 185

5.4. Глобальная структура и формирование галактик с полярными кольцами 190

5.5. Кандидаты в далекие галактики с полярными кольцами 201

Глава 6. Галактики с искривленными звездными дисками 201

6.1.. Галактики северного полушария 20$

6.2. Обзор видимых " с ребра" галактик южного полушария 21]

Заключение 22;

Приложение 1. Список публикаций по теме диссертации 22£ Приложение 2. Карты изофот взаимодействующих галактик к п. 3.1 231

Литература 241

Введение

Актуальность темы.

Основы современных представлений о галактиках были заложены в 50-е и 60-е годы нашего века и остаются широко распространенными (по крайней мере среди неспециалистов) и в наше время. Возникшие в те годы представления позволили упорядочить многочисленные наблюдательные данные и создать относительно непротиворечивую картину формирования и эволюции галактик. Согласно классической точке зрения, большинство галактик возникли на ранней стадии эволюции Вселенной (вскоре после эпохи разделения вещества и излучения) в течении относительно короткого промежутка времени - "эпохи формирования галактик". (Этот сценарий обычно связывается с классической работой Эггена, Линден-Белла и Сэндиджа 1962.) Последующая эволюция галактик заключается в основном в медленном Ю10 лет) преобразовании элементов за счет ядерных реакций в звездах. Образующие Хаббловскую последовательность различные типы галактик связываются в таком сценарии с разными начальными условиями на стадии их формирования.

В 1972 году появилась работа братьев Тумре (Тумре, Тумре 1972), в которой было наглядно продемонстрировано, что морфологические пекулярности галактик естественным образом могут быть обьяснены гравитационным взаимодействием между ними. Эта работа послужила основой формирования нового подхода к вопросу о возникновении структуры современных галактик. Согласно этому подходу, не начальные условия, а последующая эволюция галактики, в ходе которой она активно взаимодействует со своим окружением (другими галактиками, карликовыми спутниками, межгалактической средой), определяет ее характеристики. В настоящее время считается, что и начальные условия и последующая эволюция влияют на свойства галактик, однако соотношение между этими факторами остается неизвестным.

В локальной Вселенной в состав взаимодействующих систем входит (5-10)% галактик (эта оценка основана на наличии у галактик морфологических признаков взаимо-

действия, обнаружимых на картах Паломарского обзора неба) (Засов 1968; Караченцев, Теребиж 1968; Досталь 1979). Современные.обзоры больших выборок галактик в Н1 (21 см) свидетельствуют о том, что не менее четверти галактик демонстрируют признаки возможных слияний или процессов внешней аккреции в относительно недавнем прошлом (<109 лет) (Санциси 1998).

В последние несколько лет взаимостимулирующее соревнование уникальных инструментов - Космического Телескопа имени Хаббла (НЭТ) и 10-м телескопов Кека - позволило детально исследовать население нормальных галактик (не квазаров) при г >1. Оказалось, что с ростом красного смещения заметно увеличивается доля галактик, имеющих разного рода морфологические пекулярности. Например, согласно Наим и др. (1997) при £ ~1 доля пекулярных галактик галактик составляет 30-50%. Данные по Глубокому Полю ШТ также свидетельствуют о росте числа морфологически неправильных галактик с г (например, ван ден Берг и др. 1996). Этот факт обычно интерпретируется как следствие большей частоты взаимодействий между галактиками в прошлом. В целом, как считается, наблюдения далеких объектов поддерживают активно развиваемую в настоящее время теорию "иерархического скучивания", согласно которой галактики образуются за счет множественных слияний объектов меньших масс. В рамках этой теории удается объяснить как общие свойства современных галактик (например, Мо и др. 1998), так и воспроизвести результаты их глубоких подсчетов (Бауг и др. 1996). Следовательно, исследование близких, локальных взаимодействующих галактик предоставляет возможность изучить те процессы, которые, возможно, существенно повлияли на формирование наблюдаемого многообразия крупномасштабных структурных свойств галактик.

затрагивались. Изменение представлений о роли взаимодействий и слияний в эволюции галактик делает эту задачу одной из самых актуальных в современной внегалактической астрономии. Например, в составленном Алланом Сэндиджем (по аналогии со знаменитым списком Гильберта) списке 23 наиболее актуальных на последующие 30 лет проблем астрономии под первым номером стоит вопрос о том, определяется ли хаббловская последовательность галактик их эволюцией или начальными условиями при формировании (Сэндидж 1995). Под седьмым номером в списке Сэндиджа стоит вопрос о роли слияний между галактиками и под двадцатым - вопрос о природе скрытой массы. Тема настоящей работы имеет непосредственное отношение ко всем этим вопросам.

Цель и задачи.

Научная новизна.

кости. Открыто, что приливное взаимодействие приводит к утолщению звездных дисков галактик. Открыто существование спиральных галактик с контр-вращаюгцимися подсистемами газа. Предложен новый метод диагностики темных гало галактик по кинематике и морфологии протяженных приливных структур. Выполнен первый в мире фотометрический и спектральный обзор галактик с полярными кольцами. Открыто звездообразование в полярных дисках галактик, установлены основные его характеристики. Открыты две галактики при г являющиеся хорошими кандидатами в галактики с полярными кольцами. Этот факт позволил впервые сделать заключение об изменении (росте) пространственной плотности объектов этого класса с красным смещением. Впервые с наблюдательной и теоретической точек зрения исследован механизм формирования галактик с полярными кольцами при гравитационном взаимодействии галактик. Выполнен первый обзор геометрических характеристик полных выборок видимых "с ребра" галактик, что позволило доказать связь между пространственным окружением галактик и искривлением их звездных дисков.

Научная и практическая ценность.

Научная ценность работы состоит в первую очередь в том, что она дает богатый фактический материал для исследования процесса гравитационного взаимодействия между галактиками, который, как считается, оказал существенное влияние на формирование современной структуры галактик. Новые данные о глобальной структуре взаимодействующих галактик должны стать основой при построении моделей эволюции подобных систем. Результаты выполненного впервые спектрального и фотометрического обзора галактик с полярными кольцами, обнаружение далеких объектов такого типа дают уникальный материал для исследования эволюции галактик под влиянием внешней аккреции. Детальное наблюдательное исследование и моделирование галактик с полярными кольцами позволило вписать этот пекулярный, обычно рассматриваемый особняком,

класс объектов в общую картину эволюции галактик. Обнаружение спиральной галактики с контр-вращающейся подсистемой газа имеет большое значение для развития теории формирования и эволюции кинематически выделенных подсистем в галактиках. Метод диагностики темных гало по кинематике и морфологии приливных структур в перспективе может быть широко использован при исследовании распределения скрытой массы в галактиках. Обширный наблюдательный материал по распределению поверхностной яркости и спектрам галактик может быть использовал (и используется) исследователями разных стран при изучении конкретных объектов и решении широкого круга задач, связанных со строением и эволюцией галактик.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

2. Результаты ПЗС-фотометрии в фильтрах В, V,/ 60 галактик в составе 24 взаимодействующих систем и 7 изолированных галактик и их интерпретация (анализ двухцветной диаграммы, подтверждение эффекта Хольмберга).

4. Результаты кинематического изучения ряда галактик в составе взаимодействующих систем (М 82, Mrk 176, NGC 4676А, NGC 5953/NGC 5954, NGC 6621/NGC 6622, Arp 10) и их интерпретация (заключения о зависимости характеристик поля скоростей от степени взаимодействия, об отклонении взаимолействующих галактик от соотношения Tully-Fisher). Обнаружение первой спиральной галактики - NGC 6621 - с двумя контр-вращающимися подсистемами газа.

5. Результаты многоцветной поверхностной фотометрии 11 и спектрального изучения 17 галактик с полярными кольцами и кандидатов в галактики с полярными кольцами. Открытие звездообразования в полярных кольцах, заключение о зависимости свойств полярных колец от характеристик центральных галактик, вывод о сходстве полярных колец с дисками спиральных галактик.

6. Открытие новых близких галактик с полярными кольцами (1С 1689, UGC 4385) и обнаружение двух кандидатов в объекты этого типа при z та 1.

8. Обзор геометрических характеристик полных выборок видимых "с ребра" галактик северного (120 обьектов) и южного (540 объектов) полушарий. Заключение о том, что звездные диски большинства спиральных галактик демонстрируют крупномасштабные искривления своих плоскостей. Вывод о том, что основной причиной возникновения искривлений звездных дисков является взаимодействие с окружением.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на ряде всесоюзных и международных конференций (Всесоюзная летняя школа молодых астрономов — CAO РАН, 1987; совещание рабочей группы "Системы галактик" — Ленинград, 1988; совещание прибалтийских астрономов "Физика галактик" — Тыравере, 1988; Всесоюзная конференция молодых астрофизиков "Наблюдательные проявления нестационарных процессов и их интерпретация" — Бюракан, 1988; Коллоквиум MAC N 124 "Двойные и взаимодействующие галактики" - Тускалуса (США), 1989; III Всесоюзная конференция "Поляриметрические методы в астрофизике" — Пулково, 1990; Всесоюзная конференция "Астрофизика сегодня" — Нижний Новгород, 1991; Симпозиум MAC AT 153 "Балджи галактик" — Гент (Бельгия), 1992; "Вынужденное звездообразование от 30 Doradus до квазаров" — Ла Пальма (Испания), 1993; "Структура и эволюция звездных систем" — Петрозаводск, 1995; Рабочая группа ESO "Масштабные соотношения галактик: происхождение, эволюция и приложения" — Гарчинг (Германия), 1996; "Актуальные проблемы внегалактической астрономии" — Пущино, 1997, 1998; IV сьезд Международного астрономического общества — Москва, 1997), а также на семинарах кафедры астрофизики СПбГУ, сектора теоретической астрофизики Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе, CAO РАН, Шемахинской обсерватории и Парижской обсерватории.

Публикации.

Основные результаты работы изложены в 40 публикациях.

Структура работы.

Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы (247 наименований), двух приложений; содержит 83 рисунка и 29 таблиц. Общий объем диссертации - 263 страницы.

Содержание работы.

Во введении отражены актуальность проблемы, цель исследования, основные положения, выносимые на защиту, показана их научная новизна и практическая значимость. В главе 1 описаны методы, которые применялись при наблюдениях, обработке наблюдательного материала и редукции данных. Особое внимание уделено методике поверхностной фотометрии и способам представления результатов фотометрических наблюдений галактик. Глава 2 посвящена детальной фотографической поверхностной фотометрии трех тесных систем галактик и двух пекулярных обьектов, чья наблюдаемая структура является следствием взаимодействия. В главе 3 приведены результаты фотометрического ПЗС-обзора нескольких десятков взаимодействующих систем галактик, рассмотрены их стандартные характеристики, обсуждается двухцветная диаграмма, внутреннее поглощение в галактиках. В главе 4 суммированы результаты кинематического изучения ряда взаимодействующих галактик, рассмотрена зависимость характеристик кривых вращения от силы взаимодействия, анализируется соотношение ТиИу-^вЬег. Глава 5 посвящена детальному фотометрическому и спектральному изучению и моделированию галактик с полярными кольцами. Результаты статистического исследования галактик с искривленными звездными дисками суммированы в главе 6. В заключении формулируются основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе. Приложение 1 содержит список публикаций автора по теме диссертации, в приложении 2 приведены карты изофот изученных в главе 3 взаимодействующих галактик.

Глава 1. Методика наблюдений и

обработки

Результаты диссертационной работы были получены в основном в ходе фотометрических и спектральных наблюдений. В качестве вспомогательных были использованы электрофотометрические наблюдения отдельных областей (марок) в галактиках и фона неба вблизи них. Были также проведены электрополяриметрические наблюдения двух галактик. С краткого описания методики этих вспомогательных наблюдений мы и начнем (см. также Решетников 1990).

1.1. Методика фотоэлектрических наблюдений

Фотометрические и поляризационные фотоэлектрические наблюдения были проведены с одноканальным электрофотометром-поляриметром АФМ-6, установленным в кас-сегреновском фокусе телескопа АЗТ-14 (Домбровский и др. 1965) Бюраканской станции Астрономиче�