Исследование функций светимости и эффектов эволюции галактик и квазаров в оптическом и радиодиапазонах тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

^ #

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ Ъ ГОЛОВНА АСТРОНОМ1ЧНА ОБСЕРВАТОРШ

МГРОШНИ ЧЕНКО АЛЛА ПАВЛЮНА

Мф-

УДК 524.7

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ФУНКЦ1Й СВГГНОСТ1 ТА ЕФЕКПВ ЕВОЛЮЦП ГАЛАКТИК IKBA3APIB В ОПТИЧНОМУ ТА РАДЮД1АПАЗОНАХ

01.03.02 - Астроф1зика та радюастроношя

Автореферат дисертаци на здобуття паукового ступени кандидата фйико-математичних наук

Кшв - 1997

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Радюастронокочному шсппуп Над1онально1 Академй Наук Украши, м. Харюв.

Науковий кер!вник: доктор ф^зико-математичних наук, член-кореспондент HAH Украши Коноваленко Олександр Олександрович, Радюасгронокпчний шституг HAH Украши, завщуючий вшцлом.

Офццйш опоненш: доктор ф1зико-математичних наук, Гершберг Роальд Свгенович, Кримська астроф1зична обсерваторш, головний науковий сшвробггник;

кандидат ф1зико-математичних наук, Вавшова 1рина Бориавна, Астроношчна обсерваторш Кшвського держушверситету ¡м. Т. Г. Шевченка, науковий ствробтшк.

Прсшдна усганова: Астрокосшчний центр Ф1зичного ш статуту РосшськоТ Академп наук, м. Пущино.

Захист вщбудегься "/(7998 р. о// годишназаоданш Спещашзовано! вчено! ради Д 01.74.01 при Головнш асгроношчшй обсерваторн HAH Украши (252650, Ки1в-22, Голосив, ГАО НАНУ).

3 дисертащею можна ознайомитись у 6i6üiioTeHi Головно! асггроношчноТ обсерваторй' Нащонально! Академй Наук Украши. 252650, Ки1в-22, Голосив, Головна астроношчна обсерваторй HAH Украши.

Автореферат роз1сланий'

!Р

Вчений секретар CneitiaimoBaHOi вчено! ради кандидат ф ¡зико-математичних наук

Гусева Н. Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Акгуальшсть теми. Доопдження еволющ! космчних об'екпв е одшек з юпочових проблем астроф1зики. Ця проблема вивчаегься ргзними методами: статистичшш анал1зом спостережуваних даних, розробкою теори! космолопчноГ еволющГ, яга грунтуються на астроф!зичних результатах. Вщомим е також метод тдрахунгав джерел, але з появою численних оптич-них ототожнень широко застосовусться побудова функцщ сштносп об'екпв.

Функщя свтюсп (ФС) косм!чних об' екпв являе собою 1х розподал по свтюстям на певши частот! спостереження статистично повноГ виб^рки. До-сшдження ФС застосовусться як для в становления законом1рностей у вла-стивосгях косм1чних джерел, так 1 для вивчення ефекпв еволюцн. Знания ФС накладае певш обмеження, необхдап при розробщ теорш еволюцй" скупчень галактик, галактик поля та квазар1в.

В попередшх дослщженнях ФС косм1чиих об' екпв не використовува-лись даш декаметровоГ радюастрономи. Разом з там, зпдно з визнаним уяв-ленням в межах синхротронноГ лпотези випром1шовання, час житгя косм1ч-них джерел на низьких частотах близький до вжу Всесвпу. Саме з щст причини розгляд ФС та ефекпв космолопчноГ еволющГ в декаметровому даапазош уявляегься цжавим i важливим.

Haтeпepiшнiй час визначеш ФС багатьох виб1рок галактик 1 квазар1в в оптичному даапазош та на високих радючастотах, ФС десятив скупчень галактик в оптичному д1апазош, ФС ансамбля скупчень галактик на високих радючастотах.

Вщносно низька роздшьна здатшсть багатьох радютелескотв поки що не дозволяе одержувати численш даш щодо шдивщуального випро-мшювання галактик, ям угворюють скупчення. Тому в1Дом1 роботи по ФС скупчень в радюдаапазош грунтуються на побудов! ФС по ансамблю, тобто загальноГ ФС скупчень для деякоГ виб1рки скупчень, де використовусться лише шгегральне випромшювання В1Д кожного скупчення на фшсованш радючаспш.

Тшьки завдяки телескопам апертурного синтезу (наприклад, Вестер-боркський телескоп (\>/511Т) в Голландц) були проведет вим1рювання ¡нди-вщуальних гусгин потогав радювипромпповання галактик, яга належать до вщносно близьких скупчень. Ц1 дат дшоть можгашсть одержат ФС в радюдаапазош для окремих скупчень галактик

Враховуючи р13номанггшсть морфолопчного складу галактик \ наяв-шсть м1жгалакгичного середовища в скупченнях, визначення шдив1дуалышх ФС скупчень в радюдаапазош с актуальним. Виходячи з цього, важливо сгав-ставити ФС галактик ¡з скупчень \ ФС галактик поля.

Дослщження еволющГ косм1Чних об'екпв, тобто залежносп св1тносп,

просторово! гусгини в'щ червоного змщення, вад спектрального шдекса про-ведене багатьма авторами, в основному, для квазарш в оптичному даапазош та на високих радиочастотах. Як ведомо, квазари - найвщдаленши об'екти у Всесвт i займають великий штервал червоних зшщень (z — 0,1 + 4,5), що обумовлюе поштну величину ефекпв еволюци. 3 шшого боку, характерний нггервал червоних змйцень галактик складае z — Ю"3 + 1,0, що також доз-воляе визначити ix еволюцшш залежносп, причому, не тшьки для галактик поля, але i для галактик ¡з скупчень.

Каталог позагалактичних радюджерел, одержаний на радютелескош УТР-2, видарив можливкггь досшдження космолопчно! еволюцп' галактик i квазар1в в декаметровому даапазош - найбшып низькочастотному при назем-них спостереженнях косшчних об'оспв. Декаметровий даапазон е перспек-тивним дня вивчення найгазшших стадш еволюцп косшчних джерел з харак-терними часами, що близью до вжу Всесвпу (~ Ю10 роюв).

Зв'язок робота з науковими програмами. Робота виконана у вщдш декамстрово! радюасгрономн PI HAH УкраГни, й результата е складовою частиною держбюджетних НДР "Метагалактика" i "Космос".

Мета роботи. Метою дисерташйно! робота е досздження ефекпв еволюцп галактик i квазар1в в декамегровому та оптичному даапазонах, галактик 1з скупчень на високих радючастотах i в оптичному даалазош на основ/ одержаних функцщ свггаосп цих об'скпв.

Наукова новизна одержаних результата.

Вперше одержана функщя cBiTHOcri галактик в декамегровому даапазош та встаповлена ц залежшсть вщ червоного змщення.

Вперше визначеш ефекти еволюци свпносп та просторового розподшу радюгалактик за функщями свшюсп в декаметровому даапазош для червоних змйцень z = 0,002 н- 0,88.

Вперше обчислена функщя свггаосп KBa3apiß в декаметровому даапазон! та знайдено закон еволюцп просторового розподалу квазар1в в штерваш червоних зм1щень г = 0,1 + 3,0.

Вперше знайдено емгаричний закон еволюци свггаосп квазар1в в ш-TepBani червоних змпценьг = 0,1 + 3,0.

Вперше по емшричним даним проведена ощнка характерного часу еволюци функци свггаосп квазар1в в декаметровому та в оптичному диапазонах.

Вперше одержана емгарична залежшсть положения точки зламу работа оптично! функщй свпносп скупчень галактик вад червоного змщення.

Вперше досгаджено сшввдаюшення м1ж ступеней компакгносп скуп-

чень 1 параметрами функцц свтюсп, знайдено, що функцц свтюсп з билли крутим нахилом спостер1гаються для компакгних скупчень.

Запропонована методика оцшки ефекпв спостережуваноГ селекцц при обчислеши функцш свтюсп скупчень галактик

Розроблена методика оцшки впливу спосгережувано! селекцп при об-численш функцш свтаосп квазар1в.

Наукова та практична щнтсть роботи. Знайдеш параметри функцш свтюсп та кшыасне визначення ефекпв еволюци галактик ¿з скупчень, галактик поля та квазар1в можуть бути використаш для подальшого розвитку теорш еволющ! галактик 1 квазар!в, для ощнки впливу оточуючого середо-вища на розподш свгпюсгей галактик

Основш положения, представлеш до захисгу.

1. Функцц свтюсп вибфок галактик 1 квазар ¿в 13 каталогу УТР-2, вперше одержан! та дослщжеш в декаметровому .щапазош довжин хвиль.

2. Ефекти космолопчноГ еволюци свггносп та просторового розподалу радюгалактик 1 квазар1в в декам етровому та оптичному диапазонах, величини характерних час)в еволюци функцц свтюсп квазар1в в декаметровому та оптичному диапазонах.

3. Радю- та оптичш функци свтюсп окремих скупчень галактик,, а також залежшсть положения злам1в функщй свтюсп вщ червоного змь щення скупчень, що вказуе на диналпчт процеси у скупченнях 1 вплив оточуючого середовища на функцш свтюспп галактик

4. Анализ ефекпв селекцц при обчислешп функцш свтюсп скупчень галактик 1 функщй свггносп квазар1в, що забезпечуе доспшршсть визначення космолопчно! еволюци об'екпв.

Особисгий внесок здобувача. М1рошниченко А. П. е цнщатором та головним виконавцем всього циклу дослдакень, ям увшшли до дисертаци, а також приймала безпосередню участь в спостереженнях на радютелескот УТР-2 та створенш каталогу дискретних джерел в декаметровому .щапазош.

Апробащя робота. Основш результата дисертацшно! роботи дошда-дались на XIX конференцц по галактичшй та позагалактичшй радю-acrpoHOMii (Таллш, 1987 р.); на ХХШ конференцц по галакгичнш та позагалактичшй радюастрономи (Ашхабад, 1991 р.); на XXV радюастроном1чшй конференцц (Пущино, 1993 р.); на Ш зЧздо Украшсько! астроном1чно1 асощацц (Кшв, 1995 р.); на XXVI радюастрономчшй конференцй (Санкт,-Петербург, 1995 р.), а також на наукових се мшарах в Радюастроном1чному шституп HAH Украши.

Пубяжацц. Основш результата робота викладеш в 12 публ1кащях, зла включають стагп в журналах 1 тез и догтовдай, що мають прюритетне значения.

Структура та об' см дисертацп. Робота складасться 31 в ступу, чотирьох роздшв, висновку, списку цитовано! лiтepaтypи. Загальний об'ем дисертацц становить 130 сторшок, в тому числ1 18 малюнкш, 9 таблиць та 114 назв б1блюграф1чних джерел на 10 сторшках.

3MICT РОБОТИ

У Bcrvni вщображено актуальшстъ теми дисертацп, мету дослцркення, наукову новизну робота, И практичну цшшсть, апробащю, сформульоваш ocHOBHi положения, яга виносяться на захист, наведена структура робота.

У першому роздш (оглядо) аналзуегься дослщження функцш cBiTHocri скупчень галактик, галактик поля, квазаргв, проведене р1зними авторами до TenepiuiHboro часу. Вдаачаегься, що вже в перших роботах з дано! тематики в оптичному даапазош та на високих радючастотах [1-3] було всгановлено степеневий вид функцш свггносп (ФС) галактик та квазар1в i характерну деталь ФС - злам при певному значенш cBiTHocri. У 80-х роках [4,5] виявлено тенденщю з мщения точки зламу в 6iK вшцих свшюстей для виб1рок з бш>-шим червоним змцценням. I в оптичному дцапазош, i на високих радючастотах В1дм1чеш ефекги еволющ! просторового розподшу квазар1в [3,6,7].

Подальший поступ у визначенш ефекпв еволюцй може дата вивчення функщй свггносп галактик i квазар1в на низьких радючастотах, зокрема, в декаметровому даалазош, що обумовлюегься великим харакгерним часом еволюцй' низькочастотних радаоджерел.

У другому роздш розглянуп функщ! cBiTHocri окремих скупчень галактик в оптичному та радюдаапазонах. До тепершшього часу залишастъся актуальною проблема залежносп функщй свггносп галактик вщ оточення, тобто проблема сшввщношення ФС галактик поля i ФС галактик, що входять у скупчення. 3 щею проблемою пов'язане також питания про ушверсальшстъ ФС галактик

Для вивчення впливу мЬкгалакгичного середовища, тобто впливу оточення на ФС галактик, i для оцшок ефекпв еволющ! галактик в робота одержано функцц свггносп в радюдаапазош (ФСР) та функци свпиосп в оптичному даалазош (ФСО) окремих скупчень галактик Були використаш даш спосгережень галактик i3 скупчень Дша, Кома, Геркулес, Рак, А1367 на Весгерборкському телескот апертурного синтезу на частотах 610 МГц та 1400 МГц.

ФСР та ФСО скупчень галактик виявляють злам при певних значениях оптично! та радюсвггносп. Нахили (¡ндекси) "яскравоР ддлянки ФС, що шд-гтошдае бшьшим сштностям, як правило, битыш в радюлдапазош, шж в оп-тичному .щапазонк Таким чином, у скупченнях потужш галактики швидше проходить еволющю в радшд1апазош. Нахили "слабкоГ' ддлянки ФСР та ФСО практично однакош 1 е вщносно плоскими в оптичному та радюдаалазонах.

Виявлено зб1льшення н ах илу ФСР для галактик ¡з слабкими оптичними свтюстями, що вказуе на той факт, що дуже р1дко галактики з слабкою оп-тичною сштшстю е потужними радюджерелами. 3 врахуванням лггературних дан их ми отри мали параметри 40 ФСО скупчень галактик. Встановлено, що середщ ¿ндекси ФСО скупчень близью до вщповщних шдеков Ейбелла: а\ = 0,25; а2 = 0,8 (а, - ¡ндекс ФС до точки зламу, а2 - шдекс ФС теля точки зла-му). Застосувалня статистичних критерив до шдекав ФС показало, що ■ можна допустити ппотезу про ушверсалъшсть ФС скупчень галактик.

Проведено дослщження еволюцп ФС скупчень галактик, зокрема, роз-глянуто залежшсть положень злам1П ФСО та ФСР В1Д червоного змодення. Одержат емгпричш вирази для ща залежносп у виглядг ^-^■бю = (30 ± 7,10)г + 20,35 ;

= (6,34 ±1,68)^ + 19,06 ;

де Ь'610 - радюсвггшсгъ на 610 МГц, що вцщовщае положению зламу ФСР,

Му - оптична свпшсть, що вщповщае положению зламу ФСО, I - червоне змнцення скупчення. Залежносп та \м'у ^(г) тдтверджують наш попереднш висновок

про те, що галактики у скупченнях швидше еволюцюнують в радюдцапазош, шж в оптичному даапазош.

Встановлена залежшсть параметр1в ФС вщ важливо! морфолопчно! характеристики - компактносп скупчень галактик. По 40 скупченням одержано, що ФСО з бшьш крутим нахилом спостер¡гаються частипе для ком-пактних скупчень. Також, з високим коефвдентом кореляци (г = 0,97) гпд-тверджена по компактним скупченням отримана вище залежшсть |Му

Розглянута взаемозалежшсть радю- та оптичних свгпюстей галактик ¡з скупчень Два, Кома, Геркулес, Рак, А1367, можливо, вщображае р1зш стада! динамично'! еволюцп в скупченнях галактик Ц1 залежносп можугь бути свщ-ченням впливу динашчно'1 еволюцц скупчень на еволющю свггносп галактик у скупченнях.

Залропонована методика ощнки спостережувано! селекци при визна-ченш еволюцшних залежносгей для ФС скупчень галактик. По щй методищ одержано, що для дал их скупчень галактик ефекти селекцп незначш, 1 1х можна не враховувати при обчисленш ФС.

Проведет дослдакення парамегр1в ФСР та ФСО окремих скупчень галактик показали, що на свшпсть галактик в скупченнях може впливати ото-чення, тобто середовище скупчення.

В третьому роздш розглянуп функцп свгшосп галактик поля в дека-метровому та оптичному диапазонах. Для подальшого анал1зу залежносп ФС галактик вщ оточення необх1дно ствставити ФС галактик поля та ФС галактик ¿з скупчень. Крхм того, е важливими юлыасш ощнки ефекпв еволюцп галактик, яю можна отримати на основ1 ФС вибipки галактик ¿з каталогу УТР-2.

Огляд дискретних джерел, проведений на декаметровому телескош УТР-2, забезпечуе побудову сгатистично повно! виб1рки радюгалактик, що мають надшш ототожнення. 3 щею иетою джерел а з каталогу УТР-2 були ототожнеш з джерелами з високочастотних каталопв, в свою чергу, ототож-неними в оптичному доалазош. Виб^рка галактик ¡з каталогу УТР-2 складена в зош схилень 5= -13° + +20°. Об'ем нашо! виб1рки (114 галактик) обумов-лений вщбором галактик ¡з каталогу УТР-2 за достатньо жорсгкими критериями: т\ < 18,5т; Л'25 > 20 Ян («у - видима зоряна величина, - густина потоку випромшювання на 25 МГц).

Розрахунок ФС дано! виб^рки радюгалактик проводимо по класичному методу "максимальних" oб'eмiв [2] як по вещ виб1рщ, так 1 для р1зних мор-фолопчних тгапв - Е, Б, N - галактик на частот! 25 МГц (ФСР) 1 в огтгичному даапазош (ФСО):

дей- число галактик ¡з евггшепо/, в штервал1 АЬ,

У„ - такий максимальний об'ем, в якому повинна знаходитись галактика ¿з свгтщспо Ь, щоб спостери~атись з густиною потоку випромшювання Бцп , яка е гранично малою для дано! виб1рки. Значения ФС галактик в кожшй й точщ чисельно дор!внюе просгоровш густиш галактик 13 свтюстями в деякому заданому штервага. Значения Ь 1 р(Ь) нормоваш на 1 стераддан.

ФСР 1 ФСО дано! вибipки ми визначили в межах трьох моделей евпу: фридмашвських - з параметром = 0,25, = 0,5 (модель Бйнштейна-де Сптера) 1 в реляттшстськш модеап Баришева [8]. Одержаш ¡нтегральш (кумулятивш) ФСР 1 ФСО виб1рки галактик набдижались вццйзками прямих

(в координатах р - ^ Ьг) на дшянках ФСР та ФСО до та теля точки зламу:

кр = -аг%Ьу + Ьу ,

дер- просторова густина галактик (Мггтс"3),

¿V - евггшеть галактик начастоп V в иггервал1 Л^Ь^, = 0,4,

а,, Ьу, - параметри ФСР та ФСО (параметр а„ - щдекс ФСР та ФСО).

ФС галактик розглянуто! виб1рки виявляють злам в декаметровому та оптичному диапазонах при певних значениях свгпюсп. Положения точки зламу ФСР та ФСО тдвиб1рок далеких (г > 0,1) та близьких (г < 0,1) об'екпв мае залежшеть вщ червоного змщення.

В цшому по виб1рщ шдекс ФСР в декаметровому .щапазош мае значения < 1 на дшянщ ФСР до зламу (на слабких свтюстях) 1 а2 > 1 теля зламу (на великих свтюстях). Для ФСО дано'1 виб1рки одержано особливо плоский шдекс до зламу (в! < 0,03), при цьому величина шдексу ФСО теля зламу (а2 > 3,0) помтю перевищуе вщповщге значе1шя шдексу в декаметровому даапазош (а2 > 1). Пщвиб1рка 13-галактик мае таку ж форму ФС, як ФС галактик по веш виб1рщ. Вщмшну форму ФСР 1 ФСО мае тдвиб1рка Б-галакгик в декаметровому 1 в оптичному даапазонах: нахил крутий на слабких свтюстях (а, = 1,3) 4 бшын плоский (а2 = 0,2) на "яскравш" дшянцд ФС. Подобш особливосп виявляють ФСР та ФСО тдвиб;рки ¡М-галакгик.

1з ствставлення наших результатов по визначенню параметр1в ФСР 1 ФСО галактик поля та галактик скупчень випливае, що значш вщмшносп маютъ ФСО цих популяцш на "яскравпТ' дшянщ, а ФСР - на "слабгай" дшянщ. 1ндекс ФСО галактик в скупченнях на "слабгай" дшянщ складае а1 « 0,2, тобто достатньо плоский, а ще бшьше плоский шдекс а1 для ФСО галактик поля (в! «= 0,03). В той же час, на "яскравш" дшянщ ФСО галактик скупчень характеризуегься, в середньому, шдексом а2 = 0,8, а ФСО галактик поля мае великий шдекс а2 > 3.

ФСР галактик скупчень на "слабгай" дшянщ мае плоский шдекс («1 = 0,2), тод1 як ФСР галактик поля вщр1зняегься бшыпим шдексом (а) = 0,9). На "яскравш" дшянщ у ФСР галактик скупчень а2 =1, а у ФСР галактик поля я2 — 1,1, тобто мало вщр1зняються м1ж собою.

Використовуючи тдвиб1рки галактик з г 2 0,1 та г >0,1, одержана залежшеть свгтносп в точщ зламу ФС вщ червоного змнцення:

Ь¿г, -\0lgZ ,

|м;| ~ 21 .

1з пор1вняння з аналопчними залежностями для галактик п скупчень можна зробити висновок, що еволющя радюсвттносп галактик поля вщбу-

васться з меншим темпом, нЬк еволющя радюсвтюсп галактик в скупчен-нях. В оптичному доапазош еволюцй свггносп галактик поля мае бшыний темп, н1ж у галактик ¡3 скупчень. Зазначимо, що на таю вщмшносп темпу еволюци галактик поля 1 галактик ¡з скупчень вказують вщповццй ¿ндекси ФСО 1 ФСР, причому, як згадувалось вище, важливу роль в еволюци свггносп може мати оточення галактик.

Для трьох моделей свпу (д0 = 0,25, = 0,5, релятив1стська модель Баришева) одержат значения просгоровоГ гусгини радю галактик: Р(,о=о^5)= 8,57-10"чМпк"3, 0>5)= 8,59-1 О^Мпк"3, = 2,74-10-лМпк '3.

Також одержано ощнки просгоровоГ густи ни окремих морфолопчних титв радюгалактик, наприклад, в межах модели свпу з параметром qй = 0,25:

дляЕ-типу 8,55-10"5Мпк'3;

дляв-типу б^-Ю^Мпк"3;

дляЫ-типу р^ы5)= 1,02-10'7Мпк"3.

Зпдно <17Кт>-тесту (м1ри неоднородное^ просторового розподшу об' екпв) одержано, що радюгал&кхики нашо! виб!рки неоднорщно розпода-леш в простор! (<У/Ут> - 0,4). Однак, розподш в простор! стае однорщним (<У/Ут> = 0,5) для тдвиб1рки далеких галактик (з червоним змнцеиням 2 > 0,1). Такий факт, очевидно, тдгверджуе об'ектившсть <У/Ут>-тесгу, оскшь-ки, як ведомо, близью галактики входять в Мгсцеве Надскупчення галактик, що обумовлюе просгорову неоднорццнсть.

Спостерн-астъся позитивна корелящя величини <УУУт> в данш виб!рщ 1 величини спектрального шдексу, свггносп на 25 МГц. Зокрема, з анал!зу гадвиб1рок галактик бшыпоГ та меншоГ потужносп випромшювання в дека-мегровому даапазош вигшгаае, що бшьш одаорцщий просгоровий розподш ¿снуе для галактик типу РЯД, тобго потужних радюгалактик (/£ Ь2$ > 25,5). В той же час по нашй виб^рщ встановлено, що радоогалакгики ¿з слабкою оптичною свтйспо розподшеш бшьш однородно у простор^ шж оптично яскрав1 радюгалактики. Така вщмшюсть залежносп <УУУт> вад оптично! свггносп ! залежносп <У/У„?* В1Д радюсвтюсп може буги обумовлена рекуреотшстю активносп ядер галактик.

3 анал1зу тдвиб1рок галактик з г < 0,1 та г >0,1 одержана оцшка перюду активносп галактик, яка становить в оптичному даапазош /Л = (6 + 9)-10* роюв, а в декаметровому ддапазош /Ц = (3 + 13)-10* роюв.

Закон еволюци просторового розподшу радюгалактик, одержаний по нашш виб1рщ, вказуе на бшыпий темп еволюци просторово! гусггини радюгалактик у пор1внянш з квазарами.

В четвертому роздш розглянуп функцй свпчюсп квазар1в в декаме-тровому та в оптичному диапазонах. Ос гальки ефекти еволюцн" легше виявити на великих пггервалах космолопчного часу, е важливим мати виб1рки об'скпв з великими червоними змщениями. 3 об'ективних причин спосге^реження галактик не можуть поки що забезпечити достатш виб1рки для I >1. В цьому вишошенш квазари е унжальними об'ектами -найпотужншп 1 найвщдаленшп джерела випромшювання у Всесвт.

Важливо дослщжувати квазари на низьких частотах, оскшьки час життя радюджерел в декаметровому доапазош сгановить 109 - Ю10 рокгв. 3 декаметрового каталогу УТР-2 в зош схилень 5— - 13°+ +20° ми вцйбрали надшно ототожнеш квазари за кригер1ями: #иу 2 18,5т, ^25 & 20 Ян, де ту -видима зоряна величина, ^г? - гусгина потоку випромшювання на 25 МГц. Статастично повна виб1рка, необхцща для побудови ФС, включала 69 ква-зар1в.

Функщг свггносп обчислювались (як i в третьому роздан) по методу "максимальних" об'ем!в, при викорисганш трьох моделей свпу: фридма-швсько! (<7о = 0,25), Бйншгейна-де Сптера (д0 = 0,5) i реля-пдастсько! модел! Баришева. Одержанг ФС виб1рки квазар1в на частотах 25 МГц, 178 МГц, 2700 МГц 1 в оптичному доапазош.

По форм! ФС квазар1в нагадують ФС галактик, тобто теж мають злам при певному значенш свггаост для кожно! частота спостереження. ФС ква-зар1в виявляють щкаву особлишсть - значения шдексу ФС до зламу практично не залежить вщ спосгережувано1 частота випромшювання (а^ = 0,3 - 0,4).

В данш виб1рщ квазари мають червош змодення в штервал1 г 0,1:3,0, з середгам значениям <£> = 1,1. Ми розглянули ФС вцщосно близьких квазар1в (г < 1)1 далеких квазар1в (г > 1), яга мають такий же хвд, як 1 ФС квазаргв по всш виб1рщ. Спостерцжться еволюцшне зшщення точки зламу ФСР I ФСО, яке означае, що в бшьш ранню епоху ¡снувало бшьше потужних квазар1в, що аналопчно зробленому вшце висновку для галактик

Враховуючи, що квазари дано! виб1рки займають досить великий ш-тервал по г , були проведет ощнки ефекту спостережувано! селекци. Було проанал1зовано змигу дисперсц величин "максимальних" об'ем!в Ут в р1зних штервалах г, яка може обумовлюватась вшшвом селекщГ. Виявлено, що ве-личини вцщовцщих поправок Ут за селекцно незначш - IX можна не врахо-вувати в штервал1 г = 0,1 +3,0.

По ФС знайдена просторова гусгина квазар1в для трьох моделей свпу: рР =3,20-10"8 Мпк"3, (модель свпу Фридмана, = 0,25); Ре-э = 3,69-10"* Мпк '3, (модель Эйнштейна-де Сптера, q0 = 0,5); ри = 5,53-10"9 Мпк'3 , (реляпшсгська модель Баришева).

Також було проведено <У/У^>-тест для дослддження просторового розподдлу, выявилось, що квазари неоднорщно розподшеш у пpocтopi: <У/Ут> = 0,60. Кр1м того, величина <У/Ут> позитивно корелюе з червоним змщенням, спекгральним шдексом, свггшспо квазаров. Закон еволюцн просторового розподшу для дано! виб1рки квазар1в мае вигляд:

<И/КШ> = (0,101 ±0,009) г + 0,521, що вказуе на практично однорщшй просторовий розподщ квазар1в при мал их г.

Використовуючи тдвиб1рки квазар1в з г<1 та 1, одержано, що залежшсть свтюсп вщ червоного змшення мае сгепеневий вигляд в роз-глянутих моделях свпу: £у(г) ~ (1 + 2 У,

причому, для класу фридмашвських моделей свггу п & 4, для модеап свггу Баришева п «7.

Маючи залежшсть свтосп вщ червоного змнцення, розглянуто еволющю ФС за рахунок висп1чування квазар1в:

р(Цф = 10*£-(1 =р0(Ь)(1+1У<а1> =ро№ ,

де ро(Ь) - значения ФС в штервал1 свгшосп Ь в сучасну епоху, а - шдекс ФС теля точки зламу (дишнка високих свггностей). Також була врахована еволющя ФС внаслщок змши просторово! густини об' екпв при розширещн Всесвггу:

Р1М = Ро 7--—--7 = Ро Л М-

3 урахуванням цих ефекпв можна представити еволющю ФС у вигляда: Рт = РоЫг)М1).

Проведена оцшка характерного часу еволюцп ФС квазар1в х за допо-

могою одержаного вище закону еволюцц свтюсп: г = Ь / | Ь\. Значения г визначались для епох г, що вцщовщають положению точок зламу ФСР та ФСО квазар1в. Вони становлять г~ 109 роюв 1 менни вщювщних космоло-пчних чаав /.

Проведена оцшка передбачувано! рекурентносп активносп квазар!в, використовуючи харакгерш часи еволюцн ФС далеких 1 близьких квазар!в, що мають однаков1 свтюсп. 3 одержаних даних можна зробити висновок, що перюд активносп квазар1в в оптичному та раддоддапазонах становитъ (3+7)-108 роюв, що с близьким до значеьшя пepioдy активносп галактик, визначеного в третьему роздш.

У висновках изображено основш результата дисертацшно! робота, яю зводяггься до наступного.

1. Одержано ФСР для галактик, що входять в скупчення Два, Кома, Геркулес, Рак, А1367, використовуючи викпрювання Вестерборксько'1 групи на 610 Мгц та 1400 МГц. Також побудовано ФСО цих скупчень. Пор1вняння вщповщних napaMerpiB ФСР i ФСО показало, що в скупченнях галактики швидше еволющонують в радюдйапазош, н1ж в оптичному дцапазош.

2. Встановлено, що шдекси ФСО скупчень близью до вщповцщих ш-декав ФСО Ейбелла. Розгляд ¡ндекав 40 ФСО показав, що ix розподш не суперечить ппотез1 про ушверсальшсть ФС скупчень галактик.

3. Дослдасена еволющя ФС скупчень галактик в оптичному та радао-дцапазонах. Знайдена залежшсть положень злам1в ФСО та ФСР вщ червоного змпцення, а також залежшсть ¡ндексу ФС В1Д важливо! морфолопчноГ хар актер и сти ки - компактносп скупчень.

4. Вперше одержана ФСР галактик в декаметропому дцапазош по сга-тистачно повшй BH6ipui радюгалакгик ¡з каталогу УТР-2. Також по цш ви-6ipui обчислена ФСО галактик Проведено анал1з параметр!в ФСР i ФСО як в щлому по виб1рщ, так i по видцленим морфолопчним типам галактик

5. Розглянуп властивосп ФС шдвиб1рок близьких (з червоним змь щенням z S 0,1) i далеких (z > 0,1) галактик в декаметровому та в оптичному диапазонах. В декаметровому дцапазош ФС шдвиб1рки далеких галактик мае яисно шший xia, »¡ж ФС Bciei виб1рки - спостер1гаетъся великий шдекс ФС до точки зламу та плоский шдекс ФС теля точки зламу. Положения зламу ФС далеких галактик вщпопйдае бтышй свгшосп, »¡ж для ФС близьких галактик

6. Знайдена емтрична залежшсть свгтносп радюгалакгик в1д червоного змщення (в ¡нтервал! z = 0,002 + 0,881) в межах трьох моделей свпу.

7. Дослцркено просторовий розподш галактик по <F/Fm>-тесту, який вказав на неоднорщисть дього розподшу. Однак, розподш у npocropi близь-кий до однородного для далеких галактик (z > 0,1). Одержано закон еволюцп просторового розподшу галактик в ¡нтервал! z = 0,002 + 0,881 для трьох моделей свпу, а також встановлено ефекти еволюцн просторового розподшу в залежносп в1д спектрального радювдексу, свотосп в декаметровому та в оптичному диапазонах.

8. Вперше одержана ФСР квазар ¡в в декаметровому дцапазош по сгатистично повнш вибхрщ квазар1в ¡з каталогу УТР-2. Для пор1вняння по цш же BH6ipui визначена ФСО квазар1в, а також ФСР квазар!в на частотах 178 МГц та 2700 МГц. Встановлено, що, незалежно вщ частота, ¡ндекси ФС до точки зламу вщносно плосю (ai = 0,4). В той же час шдекси ФС теля зламу (на великих свтюстях) збшыпуютъея по Mipi збшьшення частота: аг = 1 в декаметровому дцапазош, а2 — 1,6 в оптичному дцапазош, що може

св^дчити про гвдвищення темпу еволюцп квазарш 13 зростанням частоти випромшювання.

9. Проведено анал1з просторового розподшу квазар1в з допомогою <УУУт>-те<лу. Для трьох моделей свпу знайдено закон еволюцп просторового розподшу KBa3apiB, який вказуе, що однордапсть розподшу у npocropi спостер1гасться лише для дуже близьких квазар1в.

10. Знайдено закон еволюцп свгшосп квазар1в дано! виб1рки в пггервага червоних змщень z — ОД + 3,0 для трьох моделей свпу. 3 допомогою uiei залежносп розглянута еволющя ФС за рахунок висв^чування джерел, а також зроблена ощнка характерного часу еволюцп ФС. 3 вра-хуванням змш ФС в наел ¿док розширення Всесвпу та висв1чування джерел одержаш сшввцдаошення, що вказують на зростання просторово! густини квазар1в в ¡нтервал! червоних зм1щень z = 0,1 -s- 3,0.

11. Одержан! ощнки характерних час!п еволющ! ФС квазарт в дека-мегровому та в оптичному даапазонах, яю дають значения чаав еволющ! г = (5 + 10)1,0* рогав, тобто менше вцшовцщих космолопчних 4aciB (I ~ Ю10 ро-kib), що не виключае можливу рекурентшеть активносп квазарia. Ощнка nepiofly передбачувано1 активносп квазар1в i галактик сгановить (3 + 7)108 роюв.

Перел1К цитованих джерел.

1. Abell G. Problems of extragalactic research. // IAU Symp. N 15. -1962. -P.213-238.

2. Schmidt M. Space distribution and luminosity functions of quasistellar radio sources. //Astrophys. J. -1968. -V.151, N 2. -P.393-409.

3. Christensen C. Luminosity function of nearby galaxies. // Astron. J. -1975. -V.80, N 4. -P.282-289.

4. Koo D., Kron R. Spectroscopic survey of QSOs to В = 22,5: the luminosity function. // Astrophys. J. -1988. -V.325,N 1. -P.92-102.

5. Jaffe W. The evolution of radio galaxies: A VLA survey of high redshift clusters of galaxies. // Astrophys. J. -1982. -V.262, N 1. -P.15-23.

6. Petrosian V. The luminosity function of quasars and its evolution: a comparison of optically selected quasars and quasars found in radio catalogs. // Astrophys. J. -1973. -V.183, N2. -P.359-381.

7. Wills D., Lynds R. Studies of new complete samples of quasistellar radio sources from 4C and Parkes catalogs. // Astrophys. J. Suppl. Ser. -1978. -V.36, N 3. -P.317-358.

8. Барышев Ю.В., Ощепков C.A., Райков A.A. Классические космологичес-

кие тесты в полевой теории гравитации. // Труды XII конф. "Проблемы физики высоких энергий и теории поля" -М: Наука. -1991. -С.ЗОО.

Публиеацй за темою лисертацй.

1. Мирошниченко А. П Свойства функций светимости скоплений галактик. // Кинематика и физика небесных тел. - 1989. -Т.5, № 5. -С. 81 -86.

2. Мирошниченко А. П. Функции светимости квазаров в декаметровом диапазоне и на высоких частотах. // Кинематика и физика небесных тел. -1990. -Т.6,№ 5. - С.30-35.

3. Мирошниченко А. П. Сравнение характеристик функций светимости квазаров в двух моделях Вселенной // Космическая наука и техника. Республиканский межведомственный сборник научных трудов. -1992.-в.7. -С.3-6.

4. Мирошниченко А. П. Эффекты космологической эволюции квазаров в оптическом и декаметровом диапазонах. // Кинематика и физика небесных тел. -1994. -Т.10,№ 5. -С.52-61.

5. Мирошниченко А. П. Особенности функций светимости радиогалактик в декаметровом и оптическом диапазонах. // Кинематика и физика небесных тел. -1996. -Т. 12, №6. -С.27-34.

6. Мирошниченко А. П. Функции светимости различных классов космических объектов. -Харьков: 1989. -33с. (Препр./ АН Украины. Радиоастрономический институт; № 36).

7. Mipoшничeнкo А П. Властивосп функцш свтюсп виб!рки галактик в декаметровому та оптичному диапазонах. // 1нформацшний бюлетень УАА -1995. -№ 7. -С.51-52.

8. Мирошниченко А. П. Сравнение параметров функций оптической и радиосветимости скоплений галактик, их связь с физическими характеристиками объектов. // Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии. -Таллин. -1987. С.27-28.

9. Мирошниченко А. П. Функции светимости квазаров в различных моделях Вселенной // Тезисы докладов ХХШ конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии. - Ашхабад. -1991. -С.21.

10. Мирошниченко А. П. Функции светимости галактик в декаметровом и в оптическом диапазонах // Тезисы докладов XXV радиоастрономической конференции. - Пущино. -1993. -С.39.

11. Мирошниченко А. П. Эффекты эволюции в декаметровом и в оптическом диапазонах // Тезисы докладов XXV радиоастрономической конференции. - Пущино. -1993. -С.38-39.

12. Мирошниченко А. П. К периодичности активности ядер галактик и квазаров // Тезисы докладов XXVI радиоастрономической конференции. -Санкт-Петербург. -1995. -С.51-52.

АНОТАЦ1Я

Mipoimnreemco А. П. Досшдження функщй свтюсп та ефекпв еволюцй" галактик i квазар1в в оптичному та радюдоапазонах. -Рукопис. Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата фгзико-математичних наук за спещальшстю 01.03.02 - астроф1зика, радаоастронолая. - Головна астроном1чна обсерватория HAH У крайни, Кит, 1997р. Одержат функци свтюсп (ФС) окремих скупчень галактик в радюдцапазош на часгоп 610 МГц, а також ix функцп оптично'1 свггносп. Дослвджеш ефекти еволюцп ФС скупчень галактик в оптичному та радюдоалазонах. Вперше одержан! та дослдасеш ФС галактик, ФС квазарiB в декаметровому ддалазош по стати стично повним виб1ркам галактик, квазар ¿в ¿з каталогу УТР-2. Для пор1вняння визначеш оптичш ФС галактик i ФС квазаргв. Проведено анал1з впливу оточення на ФС галактик Знайдеш емтричш закони еволюцн свтюсп та просторового розподшу для галактик i для квазар1в. Предсгавлеш оцшки характерных чаав еволюцй ФС квазар!в в декаметровому та в оптичному диапазонах. Одержан! оцшки передбачуваних перюдав активносп галактик i квазаргв.

Юпочов1 слова, галактики, квазари, скупчення галактик, функщя свтюсп, декаметровий диапазон, ефекти еволюцй', просторовий розподш, просторова густина, м!жгалакгичне середовшце, вш Всесвпу.

АННОТАЦИЯ

Мирошниченко А. П. Исследование функций светимости и эффектов эволюции галактик и квазаров в оптическом и радиодиапазонах. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия. - Главная астрономическая обсерватория HAH Украины, Киев, 1997г.

Получены функции светимости (ФС) отдельных скоплений галактик в радиодиапазоне на частоте 610 МГц, а также их функции оптической светимости. Исследованы эффекты эволюции ФС скоплений галактик в оптическом и радиодиапазонах.

Впервые получены и исследованы ФС галактик, ФС квазаров в декаметровом диапазоне по статистически полным выборкам галактик, квазаров из каталога УТР-2. Для сравнения посчитаны оптические ФС галактик и ФС квазаров.

Проанализировано влияние окружения на ФС галактик Найдены эмпирические законы эволюции светимости и пространственного распределения для галактик и для квазаров. Представлены оценки характерных времен эволюции ФС квазаров в декаметровом и в оптическом диапазонах. Получены оценки предполагаемых периодов активности галактик и квазаров.

Ключевые слова: галактики, квазары, скопление галактик, функция светимости, декаметровый диапазон, эффекты эволюции, пространственное распределение, пространственная плотность, межгалактическая среда, возраст Вселенной.

ABSTRACT

Miroshnichenko A. P. The investigation of the luminosity functions and the evolution effects of galaxies and quasars in the optical and radio waveband. -Manuscript. Dissertation for Ihe Scientific Degree of the candidate of physical and mathematical sciences on speciality 01.03.02 - astrophysics and radioastronomy. -The Main Astronomical Observatory of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1997.

The radio luminosity functions (LF) were derived for the individual clusters of galaxies at the frequency 610 MHz and their optical luminosity functions were derived too. The evolution effects for the LF of galaxy clusters were studied in the radio and optical ranges.

For the first time the luminosity functions of galaxies, of quasars were derived and studied in decametric range using the statistical complete samples of galaxies, quasars from UTR-2 catalogue. The optical galaxy LF, quasar LF were calculated for comparison. The environment effect on galaxy LF was analysed. The empirical evolution laws on the luminosity and on the space distribution of galaxies aiid quasars were found. The estimates of the quasar LF evolution characteristic times were presented for the decametric and optical range. The estimates of proposal activity periods for galaxies and quasars were derived.

Key words: galaxies, quasars, galaxy cluster, luminosity function, decametric range, evolution effects, space distribution, space density, intergalactic medium, Universe age.