Фотометрия и определение расстояний до близких карликовых галактик

Макарова, Лидия Николаевна

Фотометрия и определение расстояний до близких карликовых галактик тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Макарова, Лидия Николаевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нижний Архыз МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Фотометрия и определение расстояний до близких карликовых галактик»

Автореферат диссертации на тему "Фотометрия и определение расстояний до близких карликовых галактик"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СПЕЦИАЛЬНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи УДК 524.7-323.3

гг: од

МАКАРОВА ' " " ЛИДИЯ НИКОЛАЕВНА

ФОТОМЕТРИЯ II ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ ДО БЛИЗКИХ КАРЛИКОВЫХ ГАЛАКТИК

Специальность: 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Архыз - 2000

Работа выполнена в Специальной Астрофизической Обсерватории Российской Академии Наук

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

КАРАЧЕНЦЕВ И.Д.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

ГАГЕН-ТОРН В.А. кандидат физико-математических наук ПУСТИЛЬНИК С.А.

Ведущая организация: Государственный астрономический

институт им. Штернберга, г. Москва

Защита состоится " 7 " ^А^-сЪ^ 2000 г. а часов на заседании Диссертационного совета Д 003.35.01 при Специальной Астрофизической Обсерватории РАН но адресу: 196140, Санкт-Петербург, Пулково, ГАО РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке CAO РАН. Автореферат разослан " 30 11_\sCC_2000 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат физ,- мат. наук

В 6 з

МАЙОРОВА Е.К.

Общая характеристика работы

Карликовые галактики являются наиболее распространенным типом галактик во вселенной и составляют большинство в скоплениях и группах галактик. В частности, среди близких к нам звездных систем преобладают карликовые галактики, как видно, например, из списка галактик Местной Группы, приведенного в главе 4, или из перечня галактик - членов группы М 81, данного в работе Breranes et al. (1998).

К карликовым обычно причисляют галактики с абсолютной величиной Мд > — 17m. В настоящее время различают три подкласса карликовых галактик: иррегулярные, сфероидальные и эллиптические (см., например, Grebel 1998):

• Карликовые иррегулярные галактики (сШт) являются системами неправильной формы. Такие объекты обычно богаты газом, в них идет (или недавно закончился) процесс звездообразования

• Карликовые эллиптические галактики (dE) компактны, с яркой центральной областью, напоминающей балдж. Такие системы могут содержать газ, заключают в себе в основном старое звездное население (> 10 Gyr) и население среднего возраста (1-10 Gyr). Поверхностная яркость их обычно меньше 21 mag/sq.sec и -17 > Мв > -14

• Карликовые сфероидальные галактики (dSph) имеют наименьшую массу и светимость из всех известных галактик. Они почти не содержат газа, не имеют выраженного ядра, и в них почти не замечается концентрации яркости к центру. В этих системах доминирует население старого или среднего возраста.

Галактики dE и dSph нередко считаются системами одного и того же тина. Известно несколько объектов (LGS-3, Phoenix, Pegasus), причисляемых к переходному тину (dlrr/dSph).

Многие близкие карликовые галактики разрешаются на звезды, фотометрия которых позволяет определить расстояние, являющееся важнейшей характеристикой объекта. Известное фотометрическое расстояние до галактики дает возможность изучить детали структуры и кинематику ближайшей вселенной (см., например, Karachentsev et al. 1999, Karachentsev к, Makarov 1996). В то же время фотометрия разрешенного звездного населения близких карликовых галактик помогает понять особенности морфологии, стадию эволюции галакти-

ки, темп процессов звездообразования в ней (см., например, Minniti et al. 1999, Saviane et al. 1996).

Несмотря на их распространенность, карликовые галактики остаются слабо изученными в фотометрическом плане объектами. Например, в работе Karachentsev к. Tikhonov (1994) указано, что из ~ 1000 близких карликовых галактик, которые могли бы быть разрешены на звезды с помощью современных наземных инструментов, лишь несколько процентов наблюдались с этой целью.

Актуальность работы.

В каталоге Kraan-Korteweg & Tammann (1979) содержится 179 близких галактик с лучевыми скоростями < -500 км/с, лишь 8% из которых имели фотометрическое расстояние, измеренное по цефеидам и ярчайшим звездам. Позднее Караченцев (1994) приводит список уже 216 близких галактик. Однако, число объектов с известными фотометрическими расстояниями по-прежнему невелико - около. 30%. К настоящему времени ситуация коренным образом изменилась: из 310 известных близких галактик фотометрические расстояния определены для 90% северных объектов и 40% южных. В основном эти измерения были выполнены в лаборатории Исследования Крупномасштабной Структуры (CAO РАН). Частью этого большого проекта и является представляемая работа.

Основные фотометрические параметры многих близких карликовых галактик, такие как интегральные звездные величины и показатели цвета, также остаются неизмеренными, либо известными со значительной неточностью (см., например, один из современных каталогов: PGC (Paturel et al. 1996).

Заметим, что список близких карликовых галактик продолжает пополняться (Karachentseva к, Karachentsev 1998). Даже хорошо изученная Местная Группа приобретает новых членов, как за счет открытия новых галактик (например, Peg Dw и Cas Dw (Karachentsev & Karachentseva 1999), And V (ArmandrofF et al. 1998)), так и вследствие уточнения расстояний до уже известных (Karachentsev et. al. 1999).

В связи со всем вышесказанным становится очевидной актуальность фотометрического изучения и определения расстояний до близких карликовых галактик.

Дели и задачи исследования.

Данная работа ставит перед собой задачу получить звездные величины и показатели цвета ярчайшего звездного населения близких

карликовых галактик, большинство из которых разрешено на звезды впервые, описать полученные диаграммы цвет-величина и определить расстояния до этих галактик на основе измеренных величин.

В этой работе концентрируется внимание как на галактиках Местной Группы, так и ira объектах ближайших к нам групп галактик: Mafíei/IC 342, M 81 и облака в Canes Venatici, которые дополняются исследованием близких карликовых галактик поля.

Одной из целей данного исследования является измерение основных фотометрических характеристик (интегральных звездных величин и показателей цвета) для выборки близких галактик, а также получение профилей поверхностной яркости для этих галактик и измерение их основных параметров - центральной поверхностной яркости и экспоненциального масштабного фактора.

Используемые методы определения расстояний.

Метод определения расстояния до галактик с использованием ярчайших разрешенных звезд является, пожалуй, одним из первых и наиболее часто используемых. Еще Hubble (1936) отмечал ярчайшие голубьте и красные сверхгиганты как индикаторы расстояния. Затем в серии работ Sandage к Tammann (1974а,b,с,d) и de Vaucouleurs ( 1978а,b) была установлена и откалибрована известная зависимость абсолютной величины трех ярчайших голубых сверхгигантов от абсолютной интегральной величины галактики, а также дана средняя абсолютная величина трех ярчайших красных сверхгигантов в галактиках (My = —7.G ±0.2). Более современная калибровка метода приведена в работе Karachentsev & Tikhonov (1994).

Галактики Местной Группы являются ближайшими к нам звездными системами, для которых возможно получение глубоких диаграмм "цвет-величина" и оценка расстояния по верхушке ветви красных гигантов (TRGB) (Lee et. al. 1993). Этот метод является более точным, становясь в последние годы все более популярным в связи с совершенствованием наблюдательных возможностей.

Научная новизна.

К новым, по мнению автора, можно отнести следующие результаты:

1. Впервые получены глубокие снимки карликовой иррегулярной галактики SagDIG, для звезд которой диаграмма "цвет-величина" показывает хорошо выраженную ветвь красных гигантов. Расстояние, определенное по верхушке этой ветви, равняется 1.06 ± 0.10

Мпк, что подтверждает принадлежность SagDIG к Местному комплексу галактик.

2. По ярчайшим голубым и красным звездам определены расстояния до пяти карликовых галактик, относящихся к близким группам : NGC 1569 и UGCA 92 (группа Maffei/IC 342); DDO 53, VIIZw 403 и DDO 82 (группа М 81). Еще одна карликовая иррегулярная галактика группы MaíTei/IC 342, Cam А, впервые разрешена на звезды.

3. Определены расстояния до 18 галактик в скоплении ("облаке") Гончих Псов, большинство из которых разрешены на звезды впервые. Из них галактики UGC 6782 и UGC 7131 расположены на южном конце скопления Гончих Псов и имеют расстояние около 15 Мпк, что позволяет отнести их к более далекому скоплению галактик в Virgo. За исключением двух галактик низкой поверхностной яркости (К 200 и К 215), для которых расстояния могут быть завышены, остальные объекты имеют расстояние от 2.3 до 8.0 Мпк (в среднем 4.4 Мпк), являясь членами скопления в Canes Venatici. Согласно результатам нашей фотометрии, система UGCA 292 имеет чрезвычайно голубой цвет: B-V = 0.08. Возможно, в данном случае обнаружена очень молодая галактика, представляющая собой единый очаг звездообразования.

4. Получены оценки расстояния по ярчайшим голубым звездам для 20 изолированных карликовых иррегулярных галактик, большинство из которых было разрешено на звезды впервые. Расстояния исследованных галактик занимают интервал от 5 до 10 Мпк.

5. Проведена интегральная и поверхностная фотометрия 39 близких карликовых галактик. Получены интегральные звездные величины (в фильтрах В, V, I) и показатели цвета для них с точностью лучше 0™20. Определены модельные параметры профилей поверхностной яркости, в том числе центральная поверхностная яркость и экспоненциальный масштабный фактор.

Научная и практическая значимость работы.

чение процессов звездообразования и связи его с морфологическим ' типом галактики. Измеренные расстояния необходимы при определении принадлежности галактик к близким группам и скоплениям, при изучении кинематики близкой вселенной. Полученные снимки близких карликовых галактик с разрешенным ярчайшим звездным населением используются при построении карт распределения нейтрального водорода в этих галактиках.

Апробация результатов.

Основные результаты диссертации докладывались на семинарах и конкурсах научных работ в CAO РАН, на семинарах в Потсдамском Астрофизическом Институте, на семинаре Астрофизического Института на Канарах (Ла Пальма), а также на международных конференциях:

1. "Interacting Galaxies: in Pairs, Groups and Clusters", Sant'Agata sui due Golfi (Napoli-Italy), September 1995

2. IAU Symposium 186 "Galaxy Interactions at Low and High Red-shift", Kyoto, .Japan, August 1997

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации.

Полный объем диссертации составляет 197 страниц, в том числе 4-5 рисунков и 27 таблиц. Список литературы содержит 218 наименований. Описание представляемого исследования включает введение, восемь глав, заключение, список цитируемой литературы и приложение.

На защиту выносятся:

1. Результаты глубокой фотометрии звезд в двух карликовых галактиках, принадлежащих Местной группе : LGS-3 и SagDIG, а также оценка расстояния до SagDIG.

2. Определение расстояния и результаты фотометрии ярчайшего звездного населения шести карликовых галактик, расположенных в двух близких группах: NGC 15G9, UGCA 92 и Cam А (группа Maffei/IC 342), DDO 53, VIIZw 403 и DDO 82 (группа M 81).

3. Фотометрия и результаты оценки расстояния до 18 карликовых иррегулярных галактик в облаке Гончих Псов.

4. Результаты фотометрии и оценка расстояния до 20 близких карликовых галактик поля.

5. Определение интегральных величин и структурных параметров для 39 близких карликовых галактик.

Личный вклад автора:

• Наблюдения на БТА проводились при участии автора. Вклад в фотометрическую обработку этих данных одинаков с вкладом H.A. Тихонова, вклад в интерпретацию полученных результатов одинаков с вкладом соавторов: И.Д. Караченцева. H.A. Тихонова, P. Notai.

• Звездная и интегральная фотометрия галактик, полученных на телескопе Nordic, проводилась автором. Вклад в интерпретацию этих данных одинаков с вкладом соавторов.

• Наблюдения, обработка и интерпретация данных, полученных на 1.2-м телескопе ОНР, выполнена автором.

Содержание диссертации.

Во Введении обсуждается актуальность данной работы, цели и задачи исследования, научная новизна, научная и практическая значимость диссертации, формулируются положения, выносимые на защиту, а также приводится список работ, в которых опубликованы результаты данного исследования. Кратко представлено содержание диссертации.

В главе 1 рассматривается первичная обработка CCD-изображений, а также апертурная и PSF-фотометрия. В разделе 1.1 отмечено, что CCD-изображение обычно содержит систематические ошибки, которые подразделяются на три класса: косметические, мультипликативные и аддитивные. Описано исправление этих ошибок, что и составляет процедуру первичной обработки. Раздел 1.2 посвящен апертурной и PSF-фотометрии звезд. При апертурной фотометрии производится суммирование отсчетов пикселей в круговой апертуре. Вводится понятие функции рассеяния точки (PSF), определяемой как двумерное распределение интенсивности, возникающее в светоприемнике под воздействием точечного источника излучения. Отмечается, что для случая густых звездных полей PSF-фотометрия дает лучшую точность, чем апертурная. В основу метода PSF-фотометрии положен принцип, что все звезды на изображении имеют одинаковую форму, отличаясь только масштабом PSF.

Оценку звездных величин делают, приближая заранее определенную PSF к изображениям звезд. Описаны основные программы пакета фотометрии в густых звездных полях DAOPHOT II, с помощью которого обработано большинство исследуемых галактик. В разделе 1.3 описан переход из инструментальной в стандартную фотометрическую систему Джонсона-Козинса.

В главе 2 рассматриваются основные индикаторы внегалактических расстояний. Раздел 2.1 посвящен первичным индикаторам расстояния. Рассматриваются цефеиды, новые звезды и сверхновые звезды I и 1Г типов, а также вершина ветви красных гигантов, которая является одним из наиболее точных индикаторов расстояния. Именно этот индикатор применялся для оценки расстояний до нескольких наиболее близких галактик, исследуемых в данной работе. В разделе 2.2 рассматриваются вторичные индикаторы расстояния. Среди таких методов описаны функция светимости шаровых скоплений, метод флуктуации поверхностной яркости, соотношение Талли-Фишера, функция светимости планетарных туманностей, соотношение Фабер-Джексона, метод красного смещения, а также метод светимостей ярчайших сверхгигантов, который остается одним из наиболее употребительных для галактик, расположенных вплоть до расстояний 15-20 Мпк. Именно этот метод используегся для определения расстояний до большинства галактик, исследуемых в данной диссертации.

В главе 3 исследуются две галактики, принадлежащие Местной Группе. Раздел 3.1 посвящен карликовой галактике LGS-3 промежуточного типа между иррегулярными и сфероидальными системами. Определены интегральные показатели цвета галактики : B-V = 0.80, V-R = 0.52 mag. Построены и описаны диаграммы "цвет-величина" и "цвет-цвет" для звездного населения данной галактики. Отмечается наличие небольшого количества голубых звезд, а также хорошо выраженная ветвь красных гигантов, по вершине которой определено расстояние до LGS-3, равное около 600 Кпк. В разделе 3.2 рассматривается карликовая иррегулярная галактика SagDIG, на диаграмме "цвет-величина" которой выделяются молодые объекты главной последовательности, а также звезды ветви красных гигантов и асимптотической ветви гигантов. Определены интегральная звездная величина и цвет галактики, а также расстояние 1.06 Мпк, найденное по вершине ветви красных гигантов. Суд я по нашим оценкам, SagDIG является наиболее низкометалличной из известных карликовых иррегулярных галактик ([Fe/H] = —2.45 ±0.25 dex).

В главе 4 рассматриваются три карликовые иррегулярные га-

лактики, принадлежащие одной из ближайших групп Maffei/IC 342. Построена диаграмма "цвет-величина" для галактики низкой поверхностной яркости Сат А, показывающая наличие голубоватых звезд, принадлежащих к ярчайшему звездному населению галактики. Более глубокая экспозиция в фильтре I позволила обнаружить значительную популяцию красных звезд, относящихся, по-видимому, к асимптотической ветви гигантов. Отмечено, что еще одна галактика низкой поверхностной яркости, UGCA 92, подвержена более сильному межзвездному поглощению по сравнению с двумя другими исследуемыми объектами. Модуль расстояния до UGCA 92 оценивался по ярчайшим голубым и красным сверхгигантам. Средняя величина его составила 26г.п72. Галактика NGC 1569 имеет, в отличие от Сага А и UGCA 92, довольно высокую поверхностную яркость. Фотометрия звезд галактики позволила определить модуль расстояния по светимости ярчайших голубых и красных сверхгигантов. Средняя величина этого модуля составила 26™33.

В главе 5, раздел 5.1, приведена фотометрия ярчайшего звездного населения трех карликовых галактик, расположенных в окрестностях М 81. Впервые определены расстояния до этих галактик по ярчайшим голубым звездам : 3.08 Мпк для DDO 53, 3.03 Мпк для VIIZw 403, 4.48 Мпк для DDO 82. Первые две галактики имеют весьма иррегулярную форму и голубой интегральный цвет, (В — V)o = +0.31 у DDO 53, и +0.21 у VIIZw 403. В отличие от них DDO 82 выглядит более симметричной и красной галактикой с (B—V)о = +0.73. Отмечено, что все три рассмотренных объекта имеют яркие конденсации, где звезды расположены очень густо, что может приводить к завышению яркости средней величины трех ярчайших звезд. В разделе 5.2 описана фотометрия звезд внешней северо-восточной части пекулярной галактики М 82, также принадлежащей группе М 81, CCD-изображения которой были получены на БТА. Показано наличие молодых (с возрастом < 107 лет) звезд, впервые обнаруженных в этой части галактики.

В главе С описаны 18 карликовых иррегулярных галактик, расположенных в созвездии Canes Venatici. Большинство из этих объектов было разрешено на звезды впервые. Во всех галактиках присутствует значительная популяция голубых звезд, в то время как красные звезды практически отсутствуют. Галактики UGC 6782 и UGC 7131 расположены на южном конце скопления Гончих Псов и имеют расстояние около 15 Мпк, являясь вероятными членами более далекого скопления галактик в Virgo. За исключением двух галактик низкой поверхностной яркости (UGC 7949 и К 215), для которых рас-

стояния могут оказаться завышенными, остальные объекты имеют расстояние от 2.3 до 8.0 Мпк (в среднем 4.4 Мпк), являясь членами рассеянного скопления в Canes Venatici. Среди рассмотренных объектов есть очень слабая (M'f = -11.4) галактика UGCA 292. Эта карликовая звездная система имеет низкую поверхностную яркость и чрезвычайно голубой цвет: (B-V)t = 0.08. Согласно данным Lo et al.(1993), эта галактика имеет отношение водородной массы к светимости, равное 6.1 в солнечных единицах, одно из наибольших для всех известных галактик. С учетом найденного расстояния 3.1 Мпк, отношение водородной массы к полной массе внзгтри стандартного диаметра достигает 70 %. Возможно, эта очень голубая близкая галактика является одним из самых молодых объектов в окрестностях Местной Группы.

В главе 7 приведена фотометрия и оценки расстояния по ярчайшим голубым звездам для 20 изолированных карликовых иррегулярных галактик, большинство из которых было разрешено на звезды впервые. Расстояния рассмотренных галактик оказались в интервале от 5.1 до 9.4 Мпк. Несмотря на то, что эволюция этих обособленных карликовых галактик происходит но внутреннему сценарию без видимого влияния окружения, эти объекты показывают впечатляющее разнообразие своих структурных форм. Для многих изолированных иррегулярных карликов особенности их структуры очевидно вызваны пребыванием галактики в стадии активного звездообразования. Интегральные показатели цвета (B-V)y, исправленные за межзвездное покраснение, сосредоточены в интервале [+0.30, +0.70] с медианным значением +0.47. Вне этого цветового интервала располагается только одна галактика, UGC 5340 с (B-V)j. = 0.17. Она также обладает высоким отношением M(HI)/Lb (> 1) и может быть молодой системой в стадии активного звездообразования.

Завершает исследование глава 8, где представляются CCD-наблюдения в фильтрах В, V, I 39 близких, в основном, карликовых иррегулярных галактик. По результатам наблюдений выполнена интегральная и поверхностная фотометрия галактик, определены их интегральные звездные величины и показатели цвета. Для 33-х галактик выборки построены азимутально-усредненные профили поверхностной яркости в каждом из цветов. Большая часть профилей хорошо следует экспоненциальному закону распределения яркости по всей своей длине, либо во внешней части. Галактики этой выборки занимают широкий диапазон абсолютных величин : от -12 до -20.5, и центральные поверхностные яркости экспоненциального диска распределены в основном в интервале от 21 до 24.5 зв.величин/кв.сек.,

за исключением нескольких ярких спиральных галактик. Средняя величина центральной поверхностной яркости для галактик нашей выборки составляет : 22.4±0.8 в фильтре В, 22.1±0.9 в фильтре V, 21.3±0.9 в фильтре I. Средняя величина масштабного фактора для измеренных нами близких карликовых галактик составляет 0.68±0.40 Кик в фильтре В.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертации.

В Приложении к диссертации приводятся таблицы, содержащие звездные величины и показатели цвета звезд в галактиках, исследованных в данной работе.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. N. Tikhonov, L. Makarova, "A colour-magnitude diagram of the Pisces dwarf galaxy", Astron. Nachr. 1996, v. 317(3), p. 179

2.1. Karachentsev, A. Aparicio, L. Makarova, "The Sagittarius Dwarf Irregular Galaxy (SagDIG): distance and star formation history", A&A 1999, v. 352, p. 363

3. I. Karachentsev, L. Makarova, M. Andersen, "Cam A: anew dwarf low-surface-brightness galaxy on the Local Group outskirts?", MNRAS 1999, v. 307, p. L37

4. И. Караченцев, H. Тихонов, JI. Сазонова (Макарова), "NGC 1569 и UGCA 92 - близкая пара галактик в зоне Млечного Пути", Письма в АЖ 1994, т. 20(2), с. 104

5. I. D. Karachentsev, N. A. Tikhonov, L. N. Sazonova (Makarova), "The brightest stars in three irregular dwarfs around M 81", A&AS 1994, v. 106, p. 555

6. P. Notni, I. Karachentsev, L. Makarova, "Young stars in the disk of M82", Astron. Nachr. 1996, v. 317(4), p. 225

7. L. Makarova, I. Karachentsev, L. Takalo, P. Heinamaki, M. Val-tonen, "Detailed images and distance measurements for eighteen dwarf irregular galaxies in the Canes Vcnatici cloud", A&AS 1998, v. 128, p. 459

8. L. N. Makarova, I. D. Karachentsev, "CCD imaging of twenty nearby isolated irregular galaxies", A&AS 1998, v. 133, p. 181

9. L. Makarova, "Multi-colour photometry of nearby dwarf galaxies", A&AS 1999, v. 139, p. 491

Список литературы :

Armandroff Т., Davies J., Jacoby G. 1998, AJ 116, 2287 Bremnes Т., Binggeli В., Prugniel P. 1998, A&AS 129, 313 De Vaucouleurs G. 1978a, ApJ 224, 14 De Vaucouleurs G. 1978b, ApJ 224, 710

Grebel E. 1998, Invited review to appear in "The Stellar Content of the Local Group", IAU Symposium 192, eds. P. Whitclock к R. Cannon, ASP Conf. Ser., p. 17

Hubble E. 1936, ApJ 84, 158

Karachentseva V., Karachentsev I. 1998, A&AS 127, 409

Karachentsev I. 1994, Astron. к Astrophys Transactions 6, 3

Karachentsev I., Tikhonov N. 1994, A&A 286, 718

Karachentsev I., Makarova L., Andersen M. 1999, MNRAS 307, L37

Karachentsev I., Makarov D. 1996, AJ 111, 794

Karachentsev L, Karachentseva V. 1999, A&A 341, 355

Karachentsev I., Makarova L., Andersen M. 1999, MNRAS 307, L37

Kraan-Korteweg R., Tammann G. 1979, Astron. Nachr. 300, 181

Lee M., Freedman W., Madore B. 1993, ApJ 417, 553

Minniti D., Zijlstra A., Alonso M. 1999, AJ 117, 881

Paturel G., Bottinelli L., Di Nella H., Durand N., Gamier R.,

Gouguenheim L., Marthinet M., Petit C., Rousseau .J., Theureau G., Vauglin I. 1996, Principal Galaxy Catalogue: PGC-ROM 1996, Observatoire de Lyon

Sandage A., Tammann G. 1974a, ApJ 190, 525

Sandage A., Tammann G. 1974b, ApJ 191, 603

Sandage A., Tammann G. 1974c, ApJ 194, 223

Sandage A., Tammann G. 1974d, ApJ 194, 559

Saviane I., Held E., Piotto G. 1996, A&A 315, 40

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Макарова, Лидия Николаевна

Введение

Глава 1. Обработка и фотометрия ССЮ-изображений

1.1. Первичная обработка изображений.

1.2. Звездная фотометрия.

1.2.1. Апертурная фотометрия.

1.2.2. Р ЭР-фотометрия.

1.3. Перевод в стандартную фотометрическую систему

Глава 2. Индикаторы расстояний до галактик

2.1. Первичные индикаторы внегалактических расстояний.

2.1.1. Цефеиды.

2.1.2. Новые звезды.

2.1.3. Сверхновые звезды . .• • . •

2.1.4. Вершина ветви красных гигантов.

2.2. Вторичные индикаторы внегалактических расстояний.

2.2.1. Шаровые скопления.

2.2.2. Метод флуктуаций поверхностной яркости.

2.2.3. Соотношение Талли-Фишера.

2.2.4. Планетарные туманности.

2.2.5. Соотношение Пп — а для эллиптических галактик.

2.2.6. Метод красного смещения.

2.2.7. Определение расстояний по ярчайшим сверхгигантам.

Глава 3. Карликовые галактики Местной Группы

3.1. ЬСЭ-З.

3.1.1. Наблюдения и обработка.

3.1.2. Видимые размеры и морфология.

3.1.3. Функция светимости и СМ-диаграмма.

3.1.4. Определение расстояния.

3.2. SagDIG.

3.2.1. Наблюдения и обработка.

3.2.2. Расстояние и металличность, определенные из CMD.

3.2.3. Профили звездной плотности и интегральная фотометрия

3.2.4. Общие свойства SagDIG

Глава 4. Группа Maffei/IC

4.1. Наблюдения и фотометрия.

4.2. Оценка расстояния.

Глава 5. Галактики группы М

5.1. Ярчайшие звезды в трех иррегулярных карликовых галактиках в окрестностях М 81.

5.1.1. Наблюдения и фотометрия.

5.1.2. Оценка расстояния

5.2. Молодые звезды в пекулярной галактике М

5.2.1. Наблюдения и фотометрия.

5.2.2. СМ-диаграмма и обсуждение результатов.

Глава 6. Рассеянное облако галактик в созвездии Гончих Псов

6.1. Наблюдения и фотометрия.

6.2. Определение расстояний.

Глава 7. Близкие карликовые галактики поля

7.1. Наблюдения и фотометрия.

7.2. Оценка расстояний.

Глава 8. Интегральные фотометрические параметры близких карликовых галактик

8.1. Выборка.

8.2. Наблюдения

8.3. Обработка данных.

8.3.1. Первичная обработка.

8.3.2. Определение фона неба.

Введение диссертация по астрономии, на тему "Фотометрия и определение расстояний до близких карликовых галактик"

К карликовым обычно причисляют галактики с абсолютной величиной Мв > —17т. В настоящее время различают три подкласса карликовых галактик: иррегулярные, сфероидальные и эллиптические (см., например, Grebel 1998):

• Карликовые иррегулярные галактики (dlrr) являются системами неправильной формы. Такие объекты обычно богаты газом, в них идет (или недавно закончился) процесс звездообразования

• Карликовые эллиптические галактики (dE) компактны, с яркой центральной областью, напоминающей балдж. Такие системы могут содержать газ, заключают в себе в основном старое звездное население (>10 Gyr) и население среднего возраста (1-10 Gyr). Поверхностная яркость их обычно меньше 21 mag/sq.sec и -17 > Мв > -14

Галактики dE и dSph нередко считаются системами одного и того же типа. Известно несколько объектов (LGS-3, Phoenix, Pegasus), причисляемых к переходному типу (dlrr/dSph).

Karachentsev & Makarov 1996). В то же время фотометрия разрешенного звездного населения близких карликовых галактик помогает понять особенности морфологии, стадию эволюции галактики, темп процессов звездообразования в ней (см., например, Minniti et al. 1999, Saviane et al. 1996).

Несмотря на их распространенность, карликовые галактики остаются слабо изученными в фотометрическом плане объектами. Например, в работе Karachentsev & Tikhonov (1994) указано, что из ~ 1000 близких карликовых галактик, которые могли бы быть разрешены на звезды с помощью современных наземных инструментов, лишь несколько процентов наблюдались с этой целью.

В каталоге Kraan-Korteweg & Tammann (1979) содержится 179 близких галактик с лучевыми скоростями < 500 км/с, лишь 8% из которых имели фотометрическое расстояние, измеренное по цефеидам и ярчайшим звездам. Позднее Караченцев (1994) приводит список уже 216 близких галактик. Однако, число объектов с известными фотометрическими расстояниями по-прежнему невелико - около 30%. К настоящему времени ситуация коренным образом изменилась: из 310 известных близких галактик фотометрические расстояния определены для 90% северных объектов и 40% южных. В основном эти измерения были выполнены в лаборатории Исследования Крупномасштабной Структуры (CAO РАН). Частью этого большого проекта и является представляемая работа.

Заметим, что список близких карликовых галактик продолжает пополняться (Кага-chentseva & Karachentsev 1998). Даже хорошо изученная Местная Группа приобретает новых членов, как за счет открытия новых галактик (например, Peg Dw и Cas Dw (Karachentsev & Karachentseva 1999), And V (Armandroff et al. 1998)), так и вследствие уточнения расстояний до уже известных (Karachentsev et al. 1999).

Цели и задачи исследования

Данная работа ставит перед собой задачу получить звездные величины и показатели цвета ярчайшего звездного населения близких карликовых галактик, большинство из которых разрешено на звезды впервые, описать полученные диаграммы цвет-величина и определить расстояния до этих галактик на основе измеренных величин.

В этой работе концентрируется внимание как на галактиках Местной Группы, так и на объектах ближайших к нам групп галактик: Maffei/IC 342, М 81 и облака в Canes Venatici, которые дополняются исследованием близких карликовых галактик поля.

Используемые методы определения расстояний

Метод определения расстояния до галактик с использованием ярчайших разрешенных звезд является, пожалуй, одним из первых и наиболее часто используемых. Еще Hubble (1936) отмечал ярчайшие голубые и красные сверхгиганты как индикаторы расстояния. Затем в серии работ Sandage & Tammann (1974а,b,с,d) и de Vaucouleurs (1978а,b) была установлена и откалибрована известная зависимость абсолютной величины трех ярчайших голубых сверхгигантов от абсолютной интегральной величины галактики, а также дана средняя абсолютная величина трех ярчайших красных сверхгигантов в галактиках (My = — 7.6±0.2). Более современная калибровка метода приведена в работе Karachentsev & Tikhonov (1994).

Галактики Местной Группы являются ближайшими к нам звездными системами, для которых возможно получение глубоких диаграмм "цвет-величина" и оценка расстояния по верхушке ветви красных гигантов (TRGB) (Lee et al. 1993). Этот метод является более точным, становясь в последние годы все более популярным в связи с совершенствованием наблюдательных возможностей.

Научная новизна

К новым, по мнению автора, можно отнести следующие результаты:

2. По ярчайшим голубым и красным звездам определены расстояния до пяти карликовых галактик, относящихся к близким группам : NGC 1569 и UGCA 92 (группа Maffei/IC 342); DDO 53, VIIZw 403 и DDO 82 (группа М 81). Еще одна карликовая иррегулярная галактика группы Maffei/IC 342, Cam А, впервые разрешена на звезды.

5. Проведена интегральная и поверхностная фотометрия 39 близких карликовых галактик. Получены интегральные звездные величины (в фильтрах В, V, I) и показатели цвета для них с точностью лучше 0^20. Определены модельные параметры профилей поверхностной яркости, в том числе центральная поверхностная яркость и экспоненциальный масштабный фактор.

Научная и практическая значимость работы

Получены фотометрические оценки расстояний до 46 близких карликовых галактик, большинство из которых разрешено на звезды впервые. Это составляет более 20% всех галактик Местного Объема вселенной. Для еще 20% близких галактик измерены интегральные звездные величины и показатели цвета с точностью лучше 0^20. Полученные результаты могут служить основой для дальнейших исследований этих близких галактик в оптическом и радиодиапазоне, таких как изучение особенностей морфологии, состава звездного населения, различных стадий эволюции карликовых галактик, изучение процессов звездообразования и связи его с морфологическим типом галактики. Измеренные расстояния необходимы при определении принадлежности галактик к близким группам и скоплениям, при изучении кинематики близкой вселенной. Полученные снимки близких карликовых галактик с разрешенным ярчайшим звездным населением используются при построении карт распределения нейтрального водорода в этих галактиках.

На защиту выносятся:

2. Определение расстояния и результаты фотометрии ярчайшего звездного населения шести карликовых галактик, расположенных в двух близких группах: NGC 1569, UGCA 92 и Cam А (группа Maffei/IC 342), DDO 53, VIIZw 403 и DDO 82 (группа М 81).

3. Фотометрия и результаты оценки расстояния до 18 карликовых иррегулярных галактик в облаке Гончих Псов.

4. Результаты фотометрии и оценка расстояния до 20 близких карликовых галактик поля.

5. Определение интегральных величин и структурных параметров для 39 близких карликовых галактик.

Структура и объем диссертации

Полный объем диссертации составляет 197 страниц, в том числе 45 рисунков и 27 таблиц. Список литературы содержит 218 наименований.

Описание представляемого исследования включает введение, восемь глав, заключение, список цитируемой литературы и приложение.

В главе 1 рассматривается первичная обработка CCD-изображений, а также апер-турная и PSF-фотометрия. В разделе 1.1 отмечено, что CCD-изображение обычно содержит систематические ошибки, которые подразделяются на три класса: косметические, мультипликативные и аддитивные. Описано исправление этих ошибок, что и составляет процедуру первичной обработки. Раздел 1.2 посвящен апертурной и PSF-фотометрии звезд. При апертурной фотометрии производится суммирование отсчетов пикселей в круговой апертуре. Вводится понятие функции рассеяния точки (PSF), определяемой как двумерное распределение интенсивности, возникающее в светоприемнике под воздействием точечного источника излучения. Отмечается, что для случая густых звездных полей PSF-фотометрия дает лучшую точность, чем апертурная. В основу метода PSF-фотометрии положен принцип, что все звезды на изображении имеют одинаковую форму, отличаясь только масштабом PSF. Оценку звездных величин делают, приближая заранее определенную PSF к изображениям звезд. Описаны основные программы пакета фотометрии в густых звездных полях DAOPHOT II, с помощью которого обработано большинство исследуемых галактик. В разделе 1.3 описан переход из инструментальной в стандартную фотометрическую систему Джонсона-Козинса.

В главе 2 рассматриваются основные индикаторы внегалактических расстояний. Раздел 2.1 посвящен первичным индикаторам расстояния. Рассматриваются цефеиды, новые звезды и сверхновые звезды I и II типов, а также вершина ветви красных гигантов, которая является одним из наиболее точных индикаторов расстояния. Именно этот индикатор применялся для оценки расстояний до нескольких наиболее близких галактик, исследуемых в данной работе. В разделе 2.2 рассматриваются вторичные индикаторы расстояния. Среди таких методов описаны функция светимости шаровых скоплений, метод флуктуаций поверхностной яркости, соотношение Талли-Фишера, функция светимости планетарных туманностей, соотношение Фабер-Джексона, метод красного смещения, а также метод светимостей ярчайших сверхгигантов, который остается одним из наиболее употребительных для галактик, расположенных вплоть до расстояний 1520 Мпк. Именно этот метод используется для определения расстояний до большинства галактик, исследуемых в данной диссертации.

В главе 3 исследуются две галактики, принадлежащие Местной Группе. Раздел 3.1 посвящен карликовой галактике LGS-3 промежуточного типа между иррегулярными и сфероидальными системами. Определены интегральные показатели цвета галактики : B-V = 0.80, V-R = 0.52 mag. Построены и описаны диаграммы "цвет-величина" и "цвет-цвет" для звездного населения данной галактики. Отмечается наличие небольшого количества голубых звезд, а также хорошо выраженная ветвь красных гигантов, по вершине которой определено расстояние до LGS-3, равное около 600 Кпк. В разделе 3.2 рассматривается карликовая иррегулярная галактика SagDIG, на диаграмме "цвет-величина" которой выделяются молодые объекты главной последовательности, а также звезды ветви красных гигантов и асимптотической ветви гигантов. Определены интегральная звездная величина и цвет галактики, а также расстояние 1.06 Мпк, найденное по вершине ветви красных гигантов. Судя по нашим оценкам, SagDIG является наиболее низкометалличной из известных карликовых иррегулярных галактик ([Fe/H] = -2.45 ±0.25 dex).

В главе 4 рассматриваются три карликовые иррегулярные галактики, принадлежащие одной из ближайших групп Maffei/IC 342. Построена диаграмма "цвет-величина" для галактики низкой поверхностной яркости Cam А, показывающая наличие голубоватых звезд, принадлежащих к ярчайшему звездному населению галактики. Более глубокая экспозиция в фильтре I позволила обнаружить значительную популяцию красных звезд, относящихся, по-видимому, к асимптотической ветви гигантов. Отмечено, что еще одна галактика низкой поверхностной яркости, UGCA 92, подвержена более сильному межзвездному поглощению по сравнению с двумя другими исследуемыми объектами. Модуль расстояния до UGCA 92 оценивался по ярчайшим голубым и красным сверхгигантам. Средняя величина его составила 26™72. Галактика NGC 1569 имеет, в отличие от Cam А и UGCA 92, довольно высокую поверхностную яркость. Фотометрия звезд галактики позволила определить модуль расстояния по светимости ярчайших голубых и красных сверхгигантов. Средняя величина этого модуля составила 26™33.

В главе 5, раздел 5.1, приведена фотометрия ярчайшего звездного населения трех карликовых галактик, расположенных в окрестностях М 81. Впервые определены расстояния до этих галактик по ярчайшим голубым звездам : 3.08 Мпк для DDO 53, 3.03 Мпк для VIIZw 403, 4.48 Мпк для DDO 82. Первые две галактики имеют весьма иррегулярную форму и голубой интегральный цвет, (В — V)q = +0.31 у DDO 53, и +0.21 у VIIZw 403. В отличие от них DDO 82 выглядит более симметричной и красной галактикой с (В — V)o = +0.73. Отмечено, что все три рассмотренных объекта имеют яркие конденсации, где звезды расположены очень густо, что может приводить к завышению яркости средней величины трех ярчайших звезд. В разделе 5.2 описана фотометрия звезд внешней северо-восточной части пекулярной галактики М 82, также принадлежащей группе М 81, CCD-изображения которой были получены на БТА. Показано наличие молодых (с возрастом < 107 лет) звезд, впервые обнаруженных в этой части галактики.

В главе 6 описаны 18 карликовых иррегулярных галактик, расположенных в созвездии Canes Venatici. Большинство из этих объектов было разрешено на звезды впервые. Во всех галактиках присутствует значительная популяция голубых звезд, в то время как красные звезды практически отсутствуют. Галактики UGC 6782 и UGC 7131 расположены на южном конце скопления Гончих Псов и имеют расстояние около 15 Мпк, являясь вероятными членами более далекого скопления галактик в Virgo. За исключением двух галактик низкой поверхностной яркости (UGC 7949 и К 215), для которых расстояния могут оказаться завышенными, остальные объекты имеют расстояние от 2.3 до 8.0 Мпк (в среднем 4.4 Мпк), являясь членами рассеянного скопления в Canes Venatici. Среди рассмотренных объектов есть очень слабая (Мт = -11.4) галактика UGCA 292. Эта карликовая звездная система имеет низкую поверхностную яркость и чрезвычайно голубой цвет: (B-V)r = 0.08. Согласно данным Lo et al.(1993), эта галактика имеет отношение водородной массы к светимости, равное 6.1 в солнечных единицах, одно из наибольших для всех известных галактик. С учетом найденного расстояния 3.1 Мпк, отношение водородной массы к полной массе внутри стандартного диаметра достигает 70 %. Возможно, эта очень голубая близкая галактика является одним из самых молодых объектов в окрестностях Местной Группы.

В главе 7 приведена фотометрия и оценки расстояния по ярчайшим голубым звездам для 20 изолированных карликовых иррегулярных галактик, большинство из которых было разрешено на звезды впервые. Расстояния рассмотренных галактик оказались в интервале от 5.1 до 9.4 Мпк. Несмотря на то, что эволюция этих обособленных карликовых галактик происходит по внутреннему сценарию без видимого влияния окружения, эти объекты показывают впечатляющее разнообразие своих структурных форм. Для многих изолированных иррегулярных карликов особенности их структуры очевидно вызваны пребыванием галактики в стадии активного звездообразования. Интегральные показатели цвета (B-V)исправленные за межзвездное покраснение, сосредоточены в интервале [+0.30, +0.70] с медианным значением +0.47. Вне этого цветового интервала располагается только одна галактика, UGC 5340 с (B-V)^ = 0.17. Она также обладает высоким отношением M (HI)/Lb (> 1) и может быть молодой системой в стадии активного звездообразования.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертации.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. N. Tikhonov, L. Makarova, "A colour-magnitude diagram of the Pisces dwarf galaxy", Astron. Nachr. 1996, v. 317(3), p. 179

2. I. Karachentsev, A. Aparicio, L. Makarova, "The Sagittarius Dwarf Irregular Galaxy (SagDIG): distance and star formation history", A&A 1999, v. 352, p. 363

3. I. Karachentsev, L. Makarova, M. Andersen, "Cam A: a new dwarf low-surface-brightness galaxy on the Local Group outskirts?", MNRAS 1999, v. 307, p. L37

4. И. Караченцев, H. Тихонов, JI. Сазонова (Макарова), "NGC 1569 и UGCA 92 -близкая пара галактик в зоне Млечного Пути", Письма в АЖ 1994, т. 20(2), с. 104

5. I. D. Karachentsev, N. A. Tikhonov, L. N. Sazonova (Makarova), "The brightest stars in three irregular dwarfs around M 81", A&AS 1994, v. 106, p. 555

6. P. Notni, I. Karachentsev, L. Makarova, "Young stars in the disk of M82", Astron. Nachr. 1996, v. 317(4), p. 225

7. L. Makarova, I. Karachentsev, L. Takalo, P. Heinamaki, M. Valtonen, "Detailed images and distance measurements for eighteen dwarf irregular galaxies in the Canes Venatici cloud", A&AS 1998, v. 128, p. 459

8. L. N. Makarova, I. D. Karachentsev, "CCD imaging of twenty nearby isolated irregular galaxies", A&AS 1998, v. 133, p. 181

9. L. Makarova, "Multi-colour photometry of nearby dwarf galaxies", A&AS 1999, v. 139, p. 491

Апробация результатов:

Основные результаты диссертации докладывались на семинарах и конкурсах научных работ в САО РАН, на семинарах в Потсдамском Астрофизическом Институте, на семинаре Астрофизического Института на Канарах (Jla Пальма), а также на международных конференциях:

1. "Interacting Galaxies: in Pairs, Groups and Clusters", Sant'Agata sui due Golfi (Napoli-Italy), September 1995

2. IAU Symposium 186 "Galaxy Interactions at Low and High Redshift", Kyoto, Japan, August 1997

Личный вклад автора:

• Наблюдения на БТА проводились при участии автора. Вклад в фотометрическую обработку этих данных одинаков с вкладом Н.А. Тихонова, вклад в интерпретацию полученных результатов одинаков с вкладом соавторов: И.Д. Караченцева, Н.А. Тихонова, P. Notni.

• Наблюдения, обработка и интерпретация данных, полученных на 1.2-м телескопе ОНР, выполнена автором.

Заключение диссертации по теме "Астрофизика, радиоастрономия"

Заключение

На основе наблюдательного материала, полученного на 6-м телескопе CAO РАН и 2.5-м телескопе NOT (Канарские о-ва, Испания) была проведена звездная и интегральная фотометрия ряда близких карликовых галактик, большинство из которых разрешены на звезды впервые. По результатам фотометрии определены расстояния до этих звездных систем, принадлежащих в основном к ближайшим группам и скоплениям галактик.

В частности, впервые получены глубокие CCD-снимки в фильтрах В, V и R (Джонсон, Козине) карликовой галактики LGS-3, принадлежащей Местной Группе, которые позволили приблизительно оценить положение верхушки ветви красных гигантов : V = 21.6т± 0.1 и B-V = 1.6т. Морфология LGS-3, состав разрешенного звездного населения и интегральный цвет (B-V)r = 0.8 mag, с уверенностью подтвердили принадлежность этой системы к редкому типу переходных (dlrr/dSph) карликовых галактик.

В последние годы список Местной Группы галактик существенно пополнился за счет иррегулярных карликовых систем, расположенных ближе к периферии. Впервые проведена детальная звездная фотометрия для одной из них, Sagittarius Dwarf Irregular Calaxv (SagDIG). Построенная СМ-диаграмма для 1550 звезд показывает хорошо определенную ветвь красных гигантов и последовательность голубых звезд. Впервые определен модуль расстояния по вершине ветви красных гигантов : (m-M)o = 2от13 ± 0.2 и средняя металличность [Fe/H] = -2.45 ± 0.25. Судя по величине [Fe/H], SagDIG может быть самой низкометалличной из известных карликовых иррегулярных галактик. Измерения интегральной абсолютной величины, интегрального цвета и центральной поверхностной яркости дают следующие величины : My = -11.74, (V-I)^ = 0.49 и цу{0) = 23.9 mag/sq.sec. Распределение радиальной плотности звезд, приближенное экспонен-той, дает масштабный фактор 140 пк. Как показывают представленные здесь данные, SagDIG обладает чрезвычайно низкой светимостью и малыми размерами. Эти показатели являются одними из наименьших среди иррегулярных систем Местной группы.

Еще одна карликовая иррегулярная галактика, Cam А, расположенная в группе Maf-fei/IC 342, впервые разрешена на звезды. Эта галактика была недавно открыта Караченцевым (1994). Глубокая экспозиция в фильтре I (Козинса) позволила построить функцию светимости звезд галактики и сделать предварительную оценку положения вершины ветви красных гигантов.

В пределах 8° от Cam А имеются две другие близкие карликовые галактики, NGC 1569 и UGCA 92, чьи исправленные лучевые скорости равны +102 и +89 км/с. На основе крупномасштабных CCD-снимков галактик NGC 1569 и UGCA 92, полученных на б-м телескопе, была выполнена фотометрия яркой части звездного населения этих систем в фильтрах В, V и R. По ярчайшим голубым и красным звездам определены расстояния соответственно 1.8 и 2.2 Мпк с формальной погрешностью 0.4 Мпк. Несмотря на малое угловое расстояние между галактиками (1.2°), избыток цвета E(B-V) = 0.95 в направлении UGCA 92 оказывается в два раза больше, чем для NGC 1569. При среднем расстоянии 2.0 Мпк NGC 1569 и UGCA 92 имеют абсолютные величины -16.7ТО и -15.5т, т.е. являются карликовыми галактиками.

Исследовано несколько объектов, расположенных в одной из ближайших к нам групп М 81. Для трех иррегулярных карликовых галактик : DDO 53, VIIZw 403 и DDO 82 в окрестностях гигантской спирали М 81 выполнена фотометрия ярчайшего звездного населения, основываясь на CCD-изображениях в полосах В, V и R. Впервые определены расстояния до этих галактик по ярчайшим голубым звездам : 3.08 Мпк для DDO 53, 3.03 Мпк для VIIZw 403, 4.48 Мпк для DDO 82. Первые две галактики имеют весьма иррегулярную форму и голубой интегральный цвет, (B — V)q = +0.31 у DDO 53, и +0.21 у VIIZw403. В отличие от них DDO 82 выглядит более симметричной и красной галактикой с (В — У)о = +0.73. Все три рассмотренных объекта имеют яркие конденсации, где звезды расположены очень густо. Большие ошибки фотометрии в таких областях могут приводить к завышению средней величины яркости трех ярчайших звезд, как видно из дальнейших исследований VIIZw 403, проведенных со значительно лучшим разрешением на Хаббловском космическом телескопе.

CCD-изображения внешней северо-восточной части пекулярной галактики М 82, также принадлежащей группе М 81, были получены на 6-м телескопе CAO РАН. Фотометрия звезд, выполненная по этим изображениям, показала наличие молодых (с возрастом < ДО7- лет) звезд, впервые обнаруженных на периферии галактики.

В отличие от других близких групп галактик, ассоциированных с гигантскими галактиками М 81, М 101, NGC 5128, и сравнительно хорошо изученных, комплекс галактик в созвездии Canes Venatici не имеет единого динамического центра и долгое время не привлекал к себе внимание наблюдателей. В данной работе приводятся фотометрические оценки расстояния для 18 карликовых иррегулярных галактик в скоплении Canes Venatici, большинство из которых разрешено на звезды впервые. Во всех галактиках присутствует значительная популяция голубых звезд, в то время как красные звезды практически отсутствуют. Галактики UGC 6782 и UGC 7131 расположены на южном конце комплекса в Canes Venatici и имеют расстояние около 15 Мпк, являясь вероятными членами более удаленного скопления галактик в Virgo. Исключая две галактики низкой поверхностной яркости (К 200 и К 215), для которых расстояния могут оказаться завышенными, остальные объекты имеют расстояние от 2.3 до 8.0 Мпк (в среднем 4.4 Мпк), являясь членами скопления в Canes Venatici. Все рассматриваемые галактики - карликовые иррегулярные системы с типичным интегральным показателем цвета (B-V)r = 0.32. Некоторые из них (UGC 7605, UGC 7639, UGC 8638 и UGC 8833) демонстрируют систематическое возрастание цвета от центра к краям. Подобно другим близким галактикам: NGC 1705, NGC 2915 (Meurer et al. 1992) и UGC 1104 (Sharina et al. 1996), эти объекты, вероятно, принадлежат к карликам, имеющим подложку - диск низкой поверхностной яркости, содержащий старое звездное население, и области звездообразования вблизи центра галактики. Среди рассмотренных объектов есть очень слабая (Mr = -11.4) галактика UGCA 292. Эта карликовая звездная система имеет низкую поверхностную яркость и чрезвычайно голубой цвет: ,(BV)t = 0.08. Согласно данным Lo et al.(1993), эта галактика имеет отношение водородной массы к светимости, равное 6.1 в солнечных единицах, одно из наибольших для всех известных галактик. С учетом найденного расстояния 3.1 Мпк, отношение водородной массы к полной массе внутри стандартного диаметра достигает 70 %. Возможно, эта очень голубая близкая галактика является одним из самых молодых объектов в окрестностях Местной Группы.

Кроме галактик, принадлежащих известным группам и скоплениям, в ближайшем пространстве находятся также изолированные системы, чья эволюция происходила в отсутствии близких соседей. В данной работе приведены оценки расстояния по ярчайшим голубым звездам для 20 изолированных карликовых иррегулярных галактик, большинство из которых было разрешено на звезды впервые. Расстояния рассмотренных галактик распределены в интервале от 5.1 до 9.4 Мпс.

Несмотря на то, что эволюция этих карликовых галактик происходит по внутреннему сценарию без видимого влияния окружения, эти объекты показывают впечатляющее разнообразие своих структурных форм. Для многих изолированных иррегулярных карликов особенности их структуры, очевидно, вызваны пребыванием галактики в стадии активного звездообразования.

Абсолютные величины рассматриваемых галактик заключены в интервале [—12.5, —16.9] с медианным значением —14.6, а интегральные показатели цвета (В-У)у, исправленные за межзвездное покраснение, сосредоточены в интервале [+0.30, +0.70] с медианным значением +0.47. Вне этого цветового интервала располагается только одна галактика, 1ЮС 5340 с (В-У)у = 0.17. Она обладает также высоким отношением М(Ш)/Ьд и может быть молодой формирующейся системой.

В данной работе представляются ССБ-наблюдения 39-и близких, в основном карликовых иррегулярных галактик, проведенные на 1.2 м телескопе Обсерватории Верхнего Прованса-(Франция) в В, V и I фильтрах. Выборка близких галактик, звездные величины и цвета которых известны с низкой точностью, была сделана из каталога РОС.

По результатам наблюдений выполнена интегральная и поверхностная фотометрия галактик. Замечено, что показатели цвета (В-У)о, (V—1)о (с учетом галактического поглощения) хорошо следуют зависимости (В-У)о = 0.85-(У-1)о-0.20.

Для 33-х галактик выборки построены азимутально-усредненные профили поверхностной яркости в каждом из цветов. Большая часть профилей хорошо следует экспоненциальному закону распределения яркости по всей своей длине, либо во внешней части.:. Галактики этой выборки занимают широкий диапазон абсолютных величин : от -12 до -20.5, и центральные поверхностные яркости экспоненциального диска распределены в основном в интервале от 21 до 24.5 зв.величин/кв.сек., за исключением нескольких ярких спиральных галактик. Заметна слабая корреляция между абсолютной звездной величиной и центральной поверхностной яркостью для приведенных данных. Средняя величина центральной поверхностной яркости в фильтре В (с учетом галактического поглощения) для измеренных галактик составляет 22.4+0.8, (в фильтре V - 22.1+0.9, в фильтре I - 21.3+0.9). Заметна четкая зависимость между абсолютной звездной величиной и логарифмом масштабного фактора. Область, занимаемая близкими карликовыми галактиками и область, занимаемая яркими спиральными галактиками, довольно четко разделены. Средняя величина масштабного фактора для измеренных нами близких

146 карликовых галактик составляет в фильтре В 0.68±0.40 Кпк. Т. о., получены фотометрические оценки расстояний до 46 близких карликовых галактик, большинство из которых разрешено на звезды впервые. Это составляет более 20% всех галактик Местного Объема вселенной. Для еще 20% близких галактик измерены интегральные звездные величины и показатели цвета с точностью лучше 0^20. Полученные результаты могут служить основой для дальнейших исследований этих близких галактик в оптическом и радиодиапазоне, таких как изучение особенностей морфологии, состава звездного населения, различных стадий эволюции карликовых галактик, изучение процессов звездообразования и связи его с морфологическим типом галактики. Измеренные расстояния необходимы при определении принадлежности галактик к близким группам и скоплениям, при изучении кинематики близкой вселенной. Полученные снимки близких карликовых галактик с разрешенным ярчайшим звездным населением используются при построении карт распределения нейтрального водорода в этих галактиках.

Благодарности:

И в заключение автор выражает искреннюю благодарность: руководителю данного исследования И.Д. Караченцеву за многочисленные плодотворные дискуссии и внимание к работе, Д.И. Макарову за ценные советы и помощь в оформлении работы, а также моей маме, Р.Н. Николаенко, за постоянную поддержку, сотрудникам лаборатории ИКС за полезные консультации, а также П. Нотни за искреннюю помощь и гостеприимство при посещении Потсдамского Астрофизического института.

Список источников диссертации и автореферата по астрономии, кандидата физико-математических наук, Макарова, Лидия Николаевна, Нижний Архыз

1. Aaronson М., Huchra J., Mould J. 1979, ApJ 229, 1 Abies H. 1971, Publ. Natal Observ. 20, 3 Aparicio A. 1994, ApJ 437, L27

2. Armandroff Т., Da Costa G., Caldwell N., Seitzer P. 1993, AJ 106, 986 Armandroff Т., Davies J., Jacoby G. 1998, AJ 116, 2287 Arp H., 1966, Atlas of Peculiar Galaxies, ApJ Suppl. 14, 1 Arp H., Sandage A. 1985, AJ 90, 1163

3. Bahcall J., Soneira R. 1984, ApJ Suppl. Ser. 55, 67 Haynes M., Herter Т., Vogt N. 1994, AJ 107, 1962

4. Bertelli G., Bressan A., Chiosi C., Fagotto F., Nasi E. 1994, A&AS 106, 275 Binggeli В., Cameron L. 1993, A&AS 98, 297

5. Borisenko A., Markelov S., Riadchenko V. 1991, Prep, of Spec. Astrophys. Obs. Num. 76

6. Branch D., Tammann G. 1992, ARA&A, 30, 359

7. Bremnes Т., Binggeli В., Prugniel P. 1998, A&AS 129, 313

8. Bremnes Т., Binggeli B-, Prugniel P. 1999, A&AS 137, 337

9. Bresolin F., Capaccioli M., Piotto G., 1993, AJ 105, 1779

10. Brouillet N., Baudry A., Combes F., Kaufman M., Bash F. 1991, A&A 242, 35

11. Buonnano R., Corsi C., Fusi Pecci F. 1985, A&A 145, 97

12. Burstein D., Heiles C. 1984, ApJ Supp. Ser. 54, 33

13. Cesarsky, D., Laustsen S., Lequeux J., Schuster H., & West R. 1977, A&A, 61, L.31

14. Christian C., Tully B. 1983, AJ 88, 934

15. Ciardullo R., Jacoby G., Ford H., Neill J. 1989, ApJ 339, 53

16. Cohen J. 1985, ApJ 292, 90

17. Cook K., Olszewski E. 1989, Bull.A.A.S: 21, 275

18. Da Costa G. 1990, in CCDs in Astronomy, ASP Conf. Series, 8, 289

19. Da Costa G.S. 1992, "Astronomical CCD Observing and Reduction Techniques", ASP Conference

20. Series, vol.23, p.90, edited by S.B.Howell De Vaucouleurs G, 1948, Ann. d'Astrophys. 11, 247

21. De Vaucouleurs G. 1959, Handbuch der Physik 53, 275, Flügge S. (ed.). Springer, Berlin De Vaucouleurs G., 1970, ApJ 159, 435

22. De Vaucouleurs G. 1975, in "Galaxies and the Universe", ed. A.Sandage, M.Sandage, J.Kristian,

23. Chicago, Univ. of Chicago Press, p.557 De Vaucouleurs G. 1978a, ApJ 224, 14 De Vaucouleurs G. 1978b, ApJ 224, 710

24. Dressler A., Lynden-Bell D., Burstein D., Davies R., Faber S., Terlevich R., Wegner G. 1987, ApJ 313, 43

25. Drozdovsky I., Karachentsev I. 2000, A&AS 142, 425

26. ESA 1997, The Hipparcos Catalogue (ESA SP-1200)(Noordwijk:ESA)

27. Faber S., Jackson R. 1976, ApJ 204, 668

28. Feast M-, Walker A. 1987, ARA&A 25, 345

29. Feast M, Whitelock P. 1997, MNRAS 291, 683

30. Fisher J., Tully B. 1979, AJ 84, 62

31. Ford H., Jenner D. 1978, BAAS 10, 665

32. Freedman W. 1985, ApJ 299, 74

33. Freedman W. 1988, AJ 96, 1248

34. Freedman W, Hughes Sh., Madore B., Mould J., Lee M., Stetson P., Kennicutt R., Turner A., Ferrarese L., Ford H., Graham J., Hill R., Hoessel J., Huchra J., Illingworth G. 1994, ApJ 427, 628

35. Gallart C., Aparicio A., & Vilchez J. 1996, AJ 112, 1928

36. Grebel E. 1998, Invited review to appear in "The Stellar Content of the Local Group", IAU Symposium 192, eds. P. Whitelock & R. Cannon, ASP Conf. Ser., p. 17

37. Grebel, E. K., & Guhathakurta, P. 1999, ApJ, 511, L101

38. Greggio L., Tosi M., Clampin M., De Marchi G., Leitherer C., Nota A., Sirianni M. 1998, ApJ 504, 725

39. Gullixson G.A. 1992, "Astronomical CCD Observing and Reduction Techniques", ASP Conference

40. Series, vol.23, p.130, edited by S.B.Howell Harris W., 1996, "The Extragalactic Distance Scale", STScI Symposium, ed. by Livio M., Donahue

41. M., Panagia N. Heraudeau P., Simien F. 1996, A&AS 118, 111 Hodge P. 1974, PASP, 86, 289

42. Hoessel J.C., Saha A., Danielson G.E. 1988, PASP 100, 680

43. Hoffman G., Salpeter E., Farhat B., Roos T., Williams H., Helou G. 1996, ApJ Suppl. 105, 269

44. Hopp U., Schulte-Ladbeck R.E., 1991, A&A 248, 1

45. Hopp U., Schulte-Ladbeck R.E., 1995, A&AS 111, 527

46. Hubble E. 1932, ApJ 76, 44

47. Hubble E. 1936, ApJ 84, 158

48. Hunter D.A., Thronson H.A., Casey S., Harper D. 1989, ApJ 341, 697 Israel JE?. 1988, A&A 194, 24

49. Jacoby G., Branch D., Ciardullö R., Davies R., Harris W., Pierce M., Pritchet C., Tonry J., Welch

50. Karachentseva V., Prugniel P., Vennik J., Richter G., Thuan T., Martin J. 1996, A&AS 117, 343 Karachentseva V., Sharina M. The Catalogue of Low Surface Brightness Dwarf Galaxies. Com. Spec.

51. Astrophys. Observ. 1988, v.57, p.3 Karachentseva V., Karachentsev I. 1998, A&AS 127, 409

52. Karachentsev I. 1966, Afz 2, 81

53. Karachentsev I.D., 1972, Communic.Spec.Astrophys.Obs. 7, 3

54. Karachentsev I. 1994, Astron. & Astrophys Transactions 6, 3

55. Karachentsev I.D., 1996, A&A 305, 33

56. Karachentsev I., Karachentseva V. 1984, Astrofizika 21, 641

57. Karachentsev I., Karachentseva V., Parriovsky S. 1993, Astron. Nachr. 314, 97

58. Karachentsev I., Tikhonov N. 1993, A&AS 100, 227

59. Karachentsev I., Tikhonov N. 1994, A&A 286, 718

60. Karachentsev I., Musella I. 1996, A&A 315, 348

61. Karachentsev I., Makarov D. 1996, AJ 111, 794

62. Karachentsev I., Drozdovsky I. 1998, A&AS 131, 1

63. Karachentsev I., Makarova L., Andersen M. 1999, MNRAS 307, L37

64. Karachentsev I., Karachentseva V. 1999, A&A 341, 355

65. Karachentsev I., Aparicio A., Makarova L. 1999, A&A 352, 363

66. Kennicutt R., Roettiger K., Keel W., van der Hülst J., Hummel E. 1987, AJ 93, 1011

67. Kennicutt R., Freedman W., Mould J. 1995, AJ 110, 1476

68. Killian, D. 1980, in "Photometry, Kinematics and Dynamics of Galaxies", p. 267, Evans (ed.), Proc.

69. Conf. Texas, Austin Koen Ch., Laney D. 1998, MNRAS 301, 582 Kormendy J. 1977, ApJ 217, 406 Kowal C., Lo K., Sargent W. 1978, IAU Circ.3305 Kraan-Korteweg R., Tammann G. 1979, Astron. Nachr. 300, 181

70. Kraan-Korteweg R., Loan A., Burton W., Lahav O., Ferguson H., Henning P., Lynden-Bell D. 1994,

71. Makarova L., Karachentsev I., Georgiev Ts. 1997, Astron. Lett. 23(3), 378 Makarova L., Karachentsev I. 1998, A&AS 133, 181

72. Makarova L., Karachentsev I., Takalo L., Heinamaki P., Valtonen M. 1998, A&AS 128, 459

73. Markarian B.E., 1967, Astrofizika 3, 55

74. Martinez-Delgado D., Aparicio A. 1998, AJ 115, 1462

75. Massey Ph., Parker J., Garmany C. 1989, AJ 98, 1305

76. Mateo M. 1998, ARA&A 36, 455

77. Nilson P. Uppsala General Catalogue of Galaxies. Uppsala Astron. Observ. Ann. 1973, v.6, p.l

78. Nilson P. Catalogue of Selected non-UGC Galaxies. Uppsala Astron. Observ. Ann. 1974. Report t 5, p.l

79. Paturel G., Fouque P., Bottinelli L., Gouguenheim L. Catalogue of Principal Galaxies, Lyon, 1989 Paturel G., Bottinelli L., Fouque P., Gouguenheim L. 1992, PGC-ROM 1992, Lyon-Meudon Extra-galactic Database

80. Rowan-Robinson M. 1993, in "Cosmology and Large Scale Structure", ed. by Schaeffer, Silk J., Spiro

81. M., Zinn-Justin J., p. 38 Ryadchenko V. 1993, Ph. D. thesis, Special Astrophys. Observ., Russia Sandage A. 1962, "Probl.Extragal.Researches", New York, p.359

82. Sandage A. 1971, in Nuclei of Galaxies, edited by D.J.K. 0'Connel(Amsterdam:North-Holland), 601

83. Sandage A. 1984a, AJ 89, 621

84. Sandage A. 1984b, AJ 89, 630

85. Sandage A., Brucato R. 1979, AJ 84, 472

86. Sandage A., Bedke J., Atlas of Galaxies Useful for Measuring the Cosmological Distance Scale,

87. Washington: NASA, 1988 Sandage A., Tammann G. 1974a, ApJ 190, 525 Sandage A., Tammann G. 1974b, ApJ 191, 603 Sandage A., Tammann G. 1974c, ApJ 194, 223

88. Sandage A., Tammann G. 1974d, ApJ 194, 559

89. Sandage A., Tammann G. 1982, ApJ 256, 339

90. Saviane I., Held E., Piotto G. 1996, A&A 315, 40

91. Schechter P. 1980, AJ 85, 801

92. Schild R. 1980, ApJ 242, 63

93. Schild H., Maeder A. 1983, A&A 127, 238

94. Schlegel D.J., Finkbeiner D.P., Davis M. 1998, ApJ 500, 525

95. Schulte-Ladbeck R., Crone M., Hopp U. 1998, ApJ 493, L24

96. Sharina M. 1991, Pisma v Astronomicheskii Zhurnal, 17, 904

97. Sharina M., Karachentsev I., Tilchonov N. 1996, A&AS 119, 499

98. Shapley H. 1917, PASP 29, 213

99. Shombert J., Bothun G., 1988, AJ 95, 1389

100. Shombert J.M., Bothun G.D., Schneider S.E., McGaugh S.S., 1992, AJ 103, 1107 Smith P., Jannuzi B. 1991, ApJ Suppl. Ser. 77, 67 Solinger A., Morrison P., Markert T. 1977, ApJ 211, 707 Stetson P.B. 1987, PASP 99,191

101. Stetson P., Hesser J., Smecker-Hane T. 1998, PASP 110, 533

102. Thuan T., S eitzer P. 1979, ApJ 231, 327

103. Tifft W-, Cocke W. 1988, ApJ Supp.Ser. 67, 1

104. Tikhonov N. 1996, Astron. Nachr. 317, 175

105. Tikhonov N., Makarova L. 1996, Astron. Nachr. 317, 179

106. Tikhonov N. Bilkina B., Karachentsev I., Georgiev Ts. 1991, A&AS 89, 1

107. Tikhonov N., Karachentsev I., Bilkina B., Sharina M. Astron. and Astrophys. Transactions 1992, v.l, p.269

108. Tikhonov N., Karachentsev I. 1993, A&A 275, 39

109. Tikhonov N., Karachentsev I. 1994, Bull. Spec. Astrophys. Obs. 38, 32

110. Tikhonov N., Karachentsev I. 1998, A&AS 128, 325

111. Tonry J. 1991, ApJ 373, LI

112. Tonry J., Schneider D. 1988, AJ 96, 807

113. Tonry J., Ajhar E., Luppino G. 1990, AJ 100, 1416

114. Treffers R.R., Richmond M.W. 1989, PASP 101, 725

115. Tully R.B., 1988, Nearby Galaxies Catalogue, Cambridge, Cambridge Univ. Press Tully B., Fisher R. 1977, A&A 54, 661154

116. Vennik J., Richter G., Thanert W., Biering C. 1996, Astron. Nachr. 317, 289 Vorontsov-Velyaminov B.A., 1959, Atlas and Catalogue of Interacting Galaxies, Part I, Moscow Univ.

117. Vorontsov-Velyaminov B.A., 1977, A&AS 28, 1

118. Waller W. 1991, ApJ 370, 144

119. Young L., & Lo K. 1997, ApJ, 490,710

120. Yun M., Ho P., Lo K.1994, Nature 372, 530

121. Zheng J.Q., Valtonen M.J., Byrd G.G. 1991, A&AS 247, 20

122. ZwickyF.', 1936, PASP 48, 191

123. Zwicky F., Catalog of Selected Compact Galaxies and Post-Eruptive Galaxies, Pasadena, 1971