Поиск и детальные исследования голубых компактных галактик с наибольшим дефицитом металлов тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СПЕЦИАЛЬНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи

УДК 524.7:520.2/8

ПРАМСКИЙ Александр Гавриилович

ПОИСК И ДЕТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОЛУБЫХ КОМПАКТНЫХ ГАЛАКТИК С НАИБОЛЬШИМ ДЕФИЦИТОМ МЕТАЛЛОВ

(01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Архыз - 2003

Работа выполнена в Специальной Астрофизической Обсерватории Российской Академии Наук

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

С. А. Пустильник

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

И. Д. Караченцев Специальная астрофизическая обсерватория РАН

доктор физико-математических наук В. А. Гаген-Торн

Санкт-Петербургский государственный университет

Ведущая организация: Государственный астрономический институт им. Штенберга

Защита состоится "/¿Т " ноября 2003 г. в/^Ц*? часов на открытом заседании

Диссертационного совета Д 002.203.01 при Специальной Астрофизической Обсерватории РАН по адресу: 369167, КЧР, Зеленчукский район, пос. Нижний Архыз.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке CAO РАН.

Автореферат разослан " 2003 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Л

кандидат физ.- мат. наук У МАЙОРОВА Е. К.

\(><ff%

3

Общая характеристика работы Актуальность проблемы

Голубые компактные галактики (Blue Compact Galaxies — BCGs) - это маломассивные, богатые газом галактики с темпом текущего звездообразования, который во много раз превышает средний темп за все время жизни галактики. Такие эпизоды интенсивного звездообразования называют вспышками. Длительность вспышек — от единиц до нескольких десятков миллионов лет. Во время вспышек формируется большое количество массивных горячих звезд класса О, В, суммарное излучение которых ионизует огромные массы газа. Это приводит к появлению гигантских зон ионизованного водорода вокруг молодых скоплений звезд. Поэтому характерными деталями оптических спектров BCGs яляются сильные эмиссионные линии, типичные для НИ областей Галактики. В большинстве случаев BCGs удается находить среди множества других галактик по сильным эмиссионным линиям На, Н/3 и [О III]ÀA4959,5007Â на спектрах, полученных в обзорах с объективной призмой. Быстрая эволюция массивных О звезд приводит к образованию звезд Вольфа-Райе и вспышкам сверхновых с наблюдаемыми скоростями движения ионизованного газа тысячи км/с. Поэтому, в ряде случаев, в спектрах голубых компактных галактик можно видеть проявления массивных звезд в виде широких линий ионов гелия, азота, углерода, широких компонент линий На, Н/3 и [О III]AA4959,5007Â. Морфология BCGs достаточно многообразна, что, по-видимому, свидельствует в пользу разного типа родительских галактик. Часто область звездообразования локализована вблизи центра галактики, однако различные случаи нецентральной или нескольких зон интенсивного звездообразования также нередки. Причины "вспышек" могут быть и внешними, и внутренними. Однако для большинства голубых компактных галактик взаимодействия с другими галактиками являются, по-видимому, основным триггером "вспышек".

Как и для большинства других маломассивных галактик, для BCGs характерна пониженная металличность Z1. Ее типичный диапазон от 1/15 до 1/3 Zq. Из более чем 1000 каталогизированных BCGs известны

1В случае BCGs наиболее хорошо в сравнении с другими тяжелыми элементами изучено содержание кислорода О/Н в HII областях. Поэтому в данной работе под термином металличность Z подразумевается значение содержания кислорода О/Н, выраженное в единицах солнечного содержания кислорода (0/H)q. Кроме этого, в работе используется величина 12 + log (О/Н). Для солнечной металличносги Zq принято значение 12+log(O/H)0 = 8.92 (Anders and Grevesse 1989), металличносги 1/20 Zq соответствует значение 12 + log (О/Н) = 7.62.

около 3-х десятков галактик с металличностью от 1/50 до 1/20 ZQ. Они представляют специальный интерес, так как, с одной стороны, такие объекты должны быть наиболее близки по многим своим свойствам к первичным карликовым галактикам, формировавшимся 10-13 миллиардов лет назад. С другой стороны, именно среди них есть надежда найти молодые галактики в местной Вселенной, в которых звездообразование началось лишь недавно — менее 1 миллиарда лет назад. Голубые компактные галактики с мсталличностыо Z < 1/20 Zq являются очень редкими. Их доля не превышает 2 процента от общего числа известных галактик этого типа. В то время, как более обогащенные галактики при детальном исследовании обнаруживают на перефирии следы старого звездного населения с возрастами миллиарды лет, для нескольких галактик с рекордным дефицитом металлов (eXtremely Metal-Deficient — XMD) никаких следов старого населения не обнаружено. Эти же галактики являются крайними по соотношению между массой нейтрального газа и массой видимых звезд. Масса газа в них достигает 95-99 % от всей видимой (барионной) массы.

Формирование галактик из первичного вещества в ранней Вселенной (10-13 млрд. лет назад, эквивалентно z = 3 — 5) является на сегодня одной из наиболее активно исследуемых проблем в наблюдательной и теоретической космологии. К сожалению, возможности даже самых больших телескопов недостаточны для того, чтобы подробно изучать на этих красных смещениях маломассивне галактики — аналоги современных карликов. Альтернативный подход заключается в попытке поиска молодых галактик "под фонарем", то есть в ближней Вселенной. Теоретические модели (Trentham et al. 2001, Verde et al. 2002) не исключают переход (прото) галактики из чисто газового состояния в галактику со значительным количеством звезд с большой временной задержкой, если по разным обстоятельствам газовый диск (прото)галактики оказался сверхустойчивым. Имеющиеся наблюдательные данные указывают, что число таких объектов должно быть невелико. Открытие таких молодых галактик в близкой Вселенной (по определению, более ярких и протяженных в сравнении с аналогами, расположенными па больших красных смещениях) позволит поставить проблему образования галактик в разряд тех, где модели можно будет сопоставить с детальными данными наблюдений. Несколько важных проблем, таких как: оценка содержания первичного гелия 4Не, раннее обогащение вещества во Вселенной,

эволюция галактик и роль обмена газом с межгалактической средой — смогут получить свое решение при изучении молодых галактик в близкой Вселенной.

Хотя вероятность нахождения в близкой Вселенной молодых галактик достаточно мала, несколько кандидатов в такие объекты на сегодня известны и интенсивно изучаются. Наиболее известный из них I Zw 18 = Mrk 116 — галактика с наибольшим дефицитом металлов (1/50 Zq). После опубликования в первой половине 70-х годов содержания кислорода для I Zw 18 (Searle and Sargent 1972), именно с нее началось изучение BCGs, как отдельного класса маломассивных галактик и возможных эволюционных связей BCG с другими типами галактик. Тогда же, впервые была выдвинута гипотеза о молодости этого объекта и возможности существования в Локальной Вселенной молодых галактик. Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию этой галактики, и огромный прогресс в понимании ее свойств, эволюционный статус I Zw 18 до сих пор является предметом дебатов. Так, по результатам наземных и Hubble Space Telescope (HST) наблюдений, возраста звездного населения на периферии этой галактики сильно расходятся: от 100-500 миллионов лет (Izotov et al. 2001b, Papaderos et al. 2002, Hunt et al. 2003) до 5 миллиардов лет (Ostlin 2000). Последняя работа не учитывала вариации экстинкции и вклада небулярной эмиссии в I Zw 18 при анализе диаграмм цвет-светимость индивидуальных звезд, так что эта оценка возраста может быть весьма завышена.

Другим примером кандидатов в молодые галактики может служить пара галактик SBS 0335—052 Е и W (восточный и западный компоненты) с металличностями Z — 1/42 и 1/502"©, интенсивно изучаемая в диапазоне длин волн от УФ до радио в течение последних 12-ти лет. Наблюдения с HST показали присутствие в центральной части SBS 0335—052 Е нескольких молодых сверхскоплений (Thuan et al. 1997а), независимо указывающих на текущее и недавнее звездообразование. В ИК диапазоне были выполнены наблюдения с целью оценки вклада пыли в SBS 0335—052 Е. Показано, что пыль локализована лишь в компактной центральной части, где наблюдается наиболее интенсивное звездообразование (Vanzi et al. 2000, Dale et al. 2001, Hunt et al. 2001 и Hirashita et al. 2002). Обе галактики SBS 0335-052 E,W находятся в общем облаке нейтрального водорода (?). Спектральные наблюдения в УФ диапазоне с HST указывают на то, что металличностъ нейтрального газа вблизи восточной галактики намного ниже, чем в гигантской области ионизованного водорода (Thuan and Izotov 1997b).

Расположенный на расстоянии 22 кпс от SBS 0335—052 Е западный компонент имеет также низкую металличность, сравнимую с восточным компонентом. Таким образом, ряд наблюдательных данных от УФ до радио наблюдений указывает на низкую металличность ионизованного и нейтрального газа, как в самом SBS 0335—052 Е. так и в его окрестностях. Чтобы дать оценку возраста галактики, необходимо оценить возраст самых старых звезд гало. В этой задаче, однако, имеются факторы, которые вносят неопределенности в окончательные оценки:

• Цвета звездной подложки в галактиках с интенсивным звездообразованием могут искажаться небулярной эмиссией, а также межзвездным поглощением в нашей Галактике и собственным поглощением в исследуемой галактике.

• Возраст галактики оценивается путем сравнения наблюдаемых Цветов с расчитанными на основе моделей, параметрами которых являются металличности звезд, начальной функции масс (IMF), истории звездообразования и др. Выбор тех или иных предположений вносит дополнительные неопределенности.

Также как для I Zw 18, для SBS 0335—052 Е вопрос ее эволюционного статуса пока открыт. Имеются работы, указывающие как на молодость этой галактики (Papaderos et al. 1998), так и работы, приводящие аргументы в пользу звездного населения с возрастами более миллиарда лет (Ostlin and Kunth 2001).

Кроме аспектов, связанных с эволюционным статусом XMD галактик, имется ряд направлений, связанных с исследованием физических процессов в галактиках с очень большим дефицитом тяжелых элементов. Область звездообразования в XMD BCG является хорошим "полигоном" для изучения коллективных проявлений массивных молодых горячих звезд О и WR, коллективных проявлений сверхновых второго типа в очень обедненной металлами межзвездной среде. Для примера, спектрофотометрические наблюдения самых малометалличных I Zw 18, SBS 0335-052 Е и То1 1214-277 обнаружили в этих галактиках проявления звезд Вольфа-Райе (Izotov et al. 1997, Izotov and Thuan 1999a, Legrand et al. 1997, Fricke et al. 2001), что позволило наложить важные ограничения на эволюционные модели массивных звезд с низким содержанием тяжелых элементов.

Выше было сказано, что галактики с металличностью Z < 1/20 Zq

составляют не более 2-х процентов от общего числа известных BCGs. Поэтому, для их поиска нужны весьма серьезные усилия. Большинство известных XMD галактик было найдено достаточно случайно, как побочный результат работ по созданию выборок эмиссионных галактик. В качестве примеров таких работ можно привести Первый и Второй Бюраканские Обзоры (FBS, SBS) (Markarian 1967, Markarian et al. 1983, Stepanian 1994), обзор Мичиганского Университета (UM) (Salzer et al. 1989), обзор Tolo-lo (Terlevich et al. 1991), обзор Case (Pesch et al. 1995, Salzer et al. 1995, Ugryumov et al. 1998) и обзор Гамбург/САО (HSS) (Ugryumov et al. 1999). К началу данной работы было известно около трех десятков XMD галактик (см., например, работу Kunth and Ostlin (2000), в которой предствален список 31 XMD галактики). Из них почти половина — близкие иррегулярные (7) и LSB (6) карликовые галактики, и лишь около двух десятков (18) — голубые компактные галактики. Часть объектов попала в список Kunth and Ostlin (2000) по результатам ранней спектроскопии не очень высокого качества, поэтому оценки их металличности имеют довольно большие погрешности (>0.1 dex). Для некоторых объектов оценки содержаний тяжелых элементов выполнены на основе эмпирических, либо устаревших моделей, что тоже приводит к большим неопределенностям в оценке О/Н. Не более десятка из известных XMD галактик были детально изучены при помощи спектральных или фотометрических исследований. В нескольких близких иррегулярных и LSB- галактиках, которые удалось разрешить на индивидуальные звезды, найдены красные гиганты с возрастами в миллиарды лет. Это означает, что эти галактики — старые объекты, которые имеют очень низкую металличность вследствие специфической эволюционной истории: либо из-за большой потери металлов, либо очень низкого темпа звездообразования (Kennicutt and Skillman 2001). BCGs, в этом смысле, в силу специфики их внутренних свойств, могут иметь непохожие с LSB и dlr галактиками эволюционные истории, и в частности испытать только один или два эпизода звездообразования за все время жизни. Для понимания эволюционного статуса XMD галактик или их возможных подгрупп необходимо изучение как групповых свойств этих объектов, так и комплексное исследование их отдельных представителей. Это, в свою очередь, требует:

• увеличения числа известных XMD галактик;

• увеличения числа детально исследованных XMD галактик;

• проверки и уточнения значений металличности среди уже известных XMD галактик.

С целью направленного поиска галактик с металличностью Z < 1/20 Zq в 1999 году был начат проект "The Hamburg/SAO Survey for low metallicity blue compact/HII galaxies" (HSS-LM, Ugryumov et al. 2003). В этом обзоре отбор кандидатов основан на опыте предыдущей работы, связанной с обзором HSS. Критерием отбора в этом обзоре была выбрана эквивалентная ширина EW([0 III]A5007). В обзоре HSS-LM для повышения эффективности при поиске XMD галактик критерий первичного отбора был изменен с целью отбора кандидатов с большими эквивалентными ширинами EW{[0 III]A5007) > 150 - 200 Ä, так как, с одной стороны, подавляющее число известных галактик с экстремальным дефицитом металлов имеет именно такие сильные линии, а с другой стороны, измерение слабой линии [ОШ]А4363, необходимое для определения О/Н классическим методом, возможно в реальной ситуации обзора только для галактик с большими эквивалентными ширинами [01И]А5007.

Вместе с обзором HSS-LM, изначально направленным на эффективный поиск XMD галактик среди слабых (типичная звездная величина тв ~ 17Р.5) эмиссионных галактик, дополнительный поиск таких галактик проводился среди объектов "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова". В этом случае работа по изучению таких галактик проводилась в более общем аспекте. Для нас массовая спектроскопия галактик невысокой светимости в рамках этой программы позволяла использовать дополнительный канал поиска XMD галактик среди более ярких объектов.

Цели и задачи исследования Целями данной диссертации являются:

• Систематический поиск галактик с наибольшим дефицитом тяжелых элементов (Z < 1/20 Zq) среди объектов обзора Гамбург/САО (HSS-LM). Поиск таких галактик среди объектов "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова" (W).

• Уточнение металличности для некоторых известных объектов, включенных в список XMD галактик по ранним измерениям недостаточно высокой точности.

• Детальные исследования новых галактик с Z < 1/20 Zq для: а) оценки физических условий и определения содержаний химических элементов (О, Ar, S, Ne и N); б) изучения зон высокой ионизации и расширяющихся оболочек ионизованного газа как проявлений массивных звезд, в частности, звезд Вольфа-Райе и вспышек сверхновых. Сравнение полученных результатов с теоретическими моделями.

• Комплексное спектральное и фотометрическое исследование кандидата в локальные молодые галактики SBS 0335—052 — галактики с самой низкой после I Zw 18 металличностыо. Изучение свойств текущей вспышки звездообразования, оценка возрастов звездного населения в этой галактике.

Научная новизна

Впервые в рамках обзора HSS-LM ('The Hambufg/SAO Survey for low-metallicity BCG") поиск BCG/HII галактик с Z < 1/20 Zq проведен целенаправленно, с хорошо определенными и обоснованными критериями селекции кандидатов. Это позволяет, кроме более эффективного поиска XMD галактик, впервые оценить долю таких объектов среди BCG/HII галактик. По результатам поиска среди объектов обзора HSS-LM обнаружено 3 новых галактики из группы XMD. Впервые у одной из галактик "Каталога Ворнцова-Вельяминова" обнаружена металличность Z < 1/20 Zq. Эта галактика является самой малометалличной среди галактик скопления Дева. Суммарно новые галактики составляют около 20% от известных на этот момент XMD галактик.

Для пяти исследованных в данной работе галактик впервые получены с высокой точностью (<0.1 dex) содержания О, а также содержания Ne, Ar, S и N. Отношения Ne, Ar, S и N к О близки к опубликованнымы средним значениям для изученных ранее десяти XMD галактик. Это дает дополнительные свидетельства в пользу моделей, предсказывающих основной вклад массивных звезд в обогащение этими элементами при очень низких металличностях. Для этих же галактик впервые выполнены исследования кинематики ионизованного газа, что позволило обнаружить свидетельства сверхоболочки и оценить динамические массы галактик. Эти результаы в 3 раза увеличивают число XMD галактик, в которых выполнены исследования кинематики ионизованного газа.

Для восточной галактики из пары БВБ 0335—052 впервые выполпена глубокая поверхностная фотометрия в линии На. Анализ этих данных показал, что небулярная эмиссия дает значительный вклад всюду по телу галактики. На основе На и иВУМ поверхностной фотометрии этой галактики впервые, с учетом вклада небулярной эмиссии в общее излучение галактики, получена оценка возраста наиболее старого звездного населения: не более 100 или 500 млн лет, в зависимости от закона звездообразования.

Впервые методами панорамной спектроскопии изучена область текущего звездообразования и окружающая ее сверхгиганская НII область в галактике БВБ 0335—052 Е. Получено поле скоростей ионизованного газа, которое дало независимое свидетельство сверхоболочки в северо-западной части галактики. Впервые получено двумерное распределение содержания кислорода по области размером 2.5 кпс. В пределах наблюдаемых неопределенностей вариации содержания кислорода не обнаружены. -

Научная, методическая и практическая значимость работы

Новые ХМБ галактики, пайденные по результатам изучения объектов из обзора НЗЗ-ЬМ и "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова", увеличивают список уже известных ХМБ галактик на 20 процентов. Результаты поиска и детального спектрального исследования этих пяти галактик могут быть использованы в дальнейшем для:

• изучения групповых свойств таких объектов, объединяя данные по этим галактикам с информацией по уже известным ХМБ галактикам;

• поиска молодых галактик в Местной Вселенной, среди найденных ХМБ галактик;

• изучения влияния массивных звезд и вспышек сверхновых на окружающую межзвездную среду при очень низких металличностях и сравнения с современными моделями обогащения галактик химическими элементами;

• постановки новых комплексных исследований таких галактик в широком диапазоне длин волн с целью понимания физических условий в молодых галактиках на больших красных смещениях.

Результаты глубокой ИВУШ и На фотометрии и методика оценки возраста самых старых звезд в БВЯ 0335—052 Е с учетом вклада эмиссии

ионизованного газа, а также результаты панорамной спектроскопии этой галактики, могут быть использованы для:

• оценки возраста звезд в других ХМ Б галактиках по апробированной методике;

• построения модели, более полно описывающей свойства этой галактики, сравнения с моделями формирования галактик в ранней Вселенной;

Основные положения, выносимые на защиту

1. Обнаружение 4-х новых галактик с металличностью менее 1/20 от солнечной по результатам спектроскопии на БТА 50 эмиссионных галактик из обзора Гамбург/САО (ИБЭ-ЬМ) и 30 объектов из "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова". В результате выборка ХМ Б галактик увеличена на 20%. Высокоточная проверка металличности для галактик, ранее отнесенных к группе ХМБ объектов. В результате проверки пять из шести галактик были исключены из этой группы.

2. Результаты детальной спектроскопии на БТА пяти новых ХМБ галактик, включающие: а) величины относительных содержаний N6/0, Аг/О, Б/О и N/0, указывающие на преимущественное обогащение этими элементами межзвездной среды массивными звездами; б) параметры слабых спектральных деталей обусловленных звездами Вольфа-Райе, вывод о несоответствии моделей эволюции массивных звезд для /Г < 1/20 накопленным наблюдательным данным, недооценивают число звезд на стадии Вольфа-Райе; в) обнаружены некруговые движения ионизованного газа, в ХМ Б галактиках, как проявления сверхоболочек.

3. Результаты глубокой и БУШ и На поверхностной фотометрии на 6-м телескопе галактики БВБ 0335—052 Е. Сопоставление цветов звездного населения на периферии галактики с моделями эволюции звездных скоплений. Оценка возраста самых старых звезд, видимых в этой галактике: не более 100 или 500 млн. лет, в зависимости от модели звездообразования.

4. Анализ поля скоростей ХМБ галактики ЭВБ 0335—052 Е на основе ее панорамной спектроскопии на БТА и свидетельства некруговых

движений ионизованного газа в этой галактике. Вывод об отсутствии значимых вариаций содержания кислорода внутри центральной области 1 килопарсек.

Апробация результатов

Основные результаты, полученные в диссертации, изложены в восьми печатных работах, а также докладывались на конференциях:

1. 'The Evolution of Galaxies. I. Observational Clues", Гранада, Испания, 2000

2. Joint European and National Astronomical Meeting (JENAM-2000), Москва, 2000

3. "Современные проблемы внегалактической астрономии", Пущино, 2001

4. 'The Evolution of Galaxies. III-From Simple Approaches to Self-consistent Models ", Киль, Германия, 2002

5. "Chemical Evolution of Dwarf Galaxies — Present Status and Perspectives ", Рингберг, Германия, 2002

Результаты докладывались на заседании ученого совета С АО РАН, на конкурсах научных работ САО РАН и семинарах САО РАН.

Личный вклад автора

По пунктам 1-4 вклад автора одинаков с соавторами работ. Автор принимал активное учавстие:

• в получении на БТА всего спектрального наблюдательного материала представленного в пунктах 1 и 2;

• в обработке большинства спектральных и всех фотометрических данных представленных в пунктах 1, 2 и 3;

• в анализе полученного спектрального и фотометрического материала представленного в пунктах 1-4.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключеня, списка цитируемой литературы и Приложения, содержащего 7 рисунков и 15 таблиц.

Во Введении приводится обоснование актуальности работы. Обсуждаются ее цель, новизна полученных результатов и основные положения, выносимые на защиту, приводится список работ, в которых опубликованы результаты диссертации.

Первая глава посвящена поиску голубых компактных галактик с экстремальным дефицитом металлов. Представлены результаты поиска среди объектов обзора 'The Hamburg/SAO Survey for low metallicity blue compact/HII galaxies". По результатам наблюдений 1999 и 2000 годов из 50 галактик с сильными эмиссионными линиями было обнаружено три галактики с металличностью Z < 1/20 Zq. Представлены общие характеристики найденных галактик: координаты a, S, гелиоцентрические скорости, оценки содержания кислорода 12 + log(0/H). На гистограмме распределения 12 + log(0/H) и зависимости "металличность — абсолютная звездная величина" показано положение найденных новых XMD галактик среди других объектов обзора HSS-LM. Также приведено описание наблюдений и анализа спектральных данных, полученных на спектрографе с длинной щелью.

Далее в первой главе представлен материал по поиску XMD галактик среди объектов "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова" (W). Главной целью этого исследования было выяснение природы и эволюционного статуса объектов из этого каталога: являются ли изучаемые объекты единой галактикой со сложной морфологией, либо происходит взаимодействие двух объектов, либо наблюдается случайная проекция одного объекта на другой. Для нескольких W галактик (W 499=DDO 053, W 564=GR 8, W 574=VII Zw 403) в ранних работах имелись указания на очень низкую металличность (Skillman et al. 1989, Izotov and Thuan 1999a). Поэтому для всех исследуемых W галактик с достаточно сильными эмиссионными линиями, кроме данных по кинематике ионизованного газа в линии На, получены оценки содержаний кислорода. С одной стороны, вместе с данными по кинематике эти данные были использованы для прояснения эволюционного статуса этих объектов. С другой стороны, оценки содержаний кислорода были использованы для поиска XMD галактик. В результате поиска среди 30 исследуемых

галактик Каталога Воронцова-Вельяминова обнаружено, что галактика W 432 имеет значение содержания кислорода 12 + log(0/H) = 7.58 ± 0.06. Для другой галактики из Каталога Воронцова-Вельяминова (W 499=DDO 053) получены более точные оцеки содержания кислорода (12 + log(0/H) — 7.52 ±0.08), которые подтвердили ранее опубликованные значения металличности на основе эмпирических оценок невысокой точности (Skillman et al. 1989). В качестве результатов представлены данные предварительной спектроскопии W 499 и W 432.

Кроме галактики W 499, еще для шести галактик, ранее отнесенных в литературе к XMD галактикам, были получены более точные значения металличности 12 + log(0/H): UM 133 - 7.63±0.02, UM 151 - 8.5 (эмпирические оценки), UM 382 - 7.82±0.03, UM 408 - 7.93±0.09 и А 1228+12 — 7.73±0.06. Из проверенных галактик со старыми определениями О/Н, только UM 133 является галактикой с металличностью Z < 1/20 Zq.

Вторая глава посвящена детальному спектральному изучению HS 0017+1055, HS 0122+0743, HS 2236+1344, W 432 и W 499 -галактик включенных в список объектов с металличностью Z < 1/20 Zq в результате поиска среди объектов обзора HSS-LM и "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова". В настоящее время детальные спектральные исследования, включающие в себя оценки содержания элементов О, N, S, Ne, Аг, а также изучение кинематики ионизованного газа, выполнены не более чем для десятка XMD галактик. Представленные в этой главе результаты существенно дополняют ранние данные, полученные для других XMD галактик. На основе спектров с высоким отношением "сигнал/шум" получены отношения содержания элементов N, S, Ne и Аг к содержанию О. Показано, что эти отношепия не зависят от содержания кислорода и согласуются с величинами опубликованными в литературе для нескольких известных XMD галактик (Izotov and Thuan 1999а). Этот результат указывает на то, что основной вклад в обогащение межзвездной среды XMD галактик этими элементами дают массивные звезды. Для всех пяти галактик приведены распределения лучевых скоростей в линии На. На распределениях лучевых скоростей найдены детали, характерные для оболочек ионизованного газа со скоростями 15—50 км/с и диаметрами 0.2—1.2 килопарсек. Кроме этого, на основе распределений лучевых скоростей выполнены оценки динамической массы в исследуемых XMD

галактиках. Для галактик HS 0122+0743 и HS 2236+1344 сделаны оценки количества звезд Вольфа-Райе. Наблюдаемая интенсивность небулярной линии Не11А4686, которую часто связывают с проявлениями звезд Вольфа-Райе, а также полученное из наблюдений отношение звезд Всшьфа-Райе к полному количеству массивных звезд (WR/(WR+0)), сравниваются с предсказаниями моделей эволюции массивных звезд (Schaerer and Vacca 1993). Обнаружены значительные отличия между наблюдательными результатами и предсказаниями моделей. Отличия можно объяснить недоучетом ряда эффектов в моделях, основанных на малом количестве наблюдательного материала для металличности Z < 1/20 Zq. В конце главы приведен пример XMD галактик, по-видимому, связанными с сильным взаимодействием. Методическая часть главы включает в себя описание наблюдений, анализ спектральных данных, методы оценки содержаний химических элементов и количества звезд О и Вольфа-Райе.

Третья глава посвящена фотометрическому исследованию галактики SBS 0335—052 Е — кандидата в близкие молодые галактики. В начале главы дана мотивация поиска близких молодых галактик, кратко суммированы основные опубликованные результаты исследований SBS 0335—052 Е. Далее приведено описание наблюдений на БТА в широких U,B,V,R,I и узком На фильтрах, описание обработки полученных фотометрических данных и результаты апертурной и поверхностной фотометрии этой галактики. Представлены карта потока в линии На и карта эквивалентной ширины в линии На. Основная цель данной работы — на основе полученного на БТА фотометрического материала оценить возраст самых старых звезд в этой галактике с учетом вклада небулярной эмиссии в общее излучение. Для учета вклада излучения ионизованного газа была построена модель небулярной эмиссии. После вычитания небулярной эмиссии из общего излучения, цвета В—V, V—R и R—I звездного населения сравнивались с цветами, полученными из моделей эволюции звездных скоплений при помощи пакета программ PEGASE.2. Такое сравнение было выполнено для трех моделей звездообразования: мгновенная вспышка (instantaneous), непрерывное звездообразование с постоянным темпом (continuous) и экспоненциально затухающее звездообразование с характерным временем затухания г = 3 миллиарда лет. Согласованная по трем показателям цвета В—V, V—R и R—I оценка возраста звезд на периферии в галактике SBS 0335—052 Е не превосходит 100 миллионов лет для случая

"мгновенной" вспышки звездообразования и не превосходит 500 миллионов лет для варианта непрерывного процесса звездообразования, идущего с постоянным, либо экспоненциально затухающим темпом. Исключить присутствие небольшой массы "скрытых" маломассивных старых звезд с возрастами порядка десяти миллиардов лет в принципе невозможно. Анализ треков на двухцветных диаграммах для составных систем с разной массовой долей старых звезд, с учетом наблюдательных неопределенностей позволяет наложить верхний предел на массу такого населения на уровне 2 массы видимых звезд с возрастом 100 миллионов лет.

Четвертая глава посвящена исследованию БВЭ 0335—052 Е методами панорамной спектроскопии. Во введении к главе кратко описаны задачи и цели данного исследования. Далее в следующем разделе описаны наблюдения на БТА на спектрографе МРРБ и обработка полученного материала. После этого представлены результаты, связанные с исследованием кинематики ионизованного газа:

• Ранее на основе анализа морфологии по наземным и НБТ наблюдениям были обнаружены проявления круппомасштабных движений газа в виде "арки" или "оболочки" в направлении на северо-запад от области текущей вспышки звездообразования. По результатам наблюдений на мультизрачковом спектрографе получено независимые спектральное свидетельство наличия в этой области сверхоболочки.

• Обнаружены широкие компоненты в линии На с характерными скоростями «1000 км/с — проявления остатков вспышек сверхновых.

• Построена общая картина движения ионизованного газа, включающая в себя как вращение наклонного диска ионизованного газа, так и некруговые движения, связанные со сверхоболочкой.

Далее представлено распределение содержания кислорода. Данные в пределах своих неопределенностей согласуются с ранее опубликованными в литературе (Ью1;оу et а1. 1999Ь, 1го1;оу et а1. 2001а). Значимых, в пределах наших точностей (0.05—0.15 (1ех), вариаций О/Н внутри области 1 килопарсек не обнаружено. С учетом того, что звездообразование в этой области идет более 25 млн. лет, тяжелые элементы должны достаточно эффективно перемешиваться внутри гигантской НИ области. Показано распределение эмиссии Н ИА4686, отражающей положение зоны высокой ионизации. Небулярная НИА4686 эмиссия может указывать на

наличие в галактике ударных волн, массивных горячих звезд Вольфа-Райе и ренгеновских двойных (Izotov et al. 2001а). Рассматривается предположение о движении вспышки звездообразования по телу галактики.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертации.

В приложении к диссертации представлены следующие результаты по галактикам А 1228+12, UM 151, UM 133, UM 382, UM 408, VV 432, VV 499, HS 0017+1055, HS 0122+0743 и HS 2236+1344:

• Проинтегрированные в выбранных апертурах спектры исследуемых галактик. Спектры были получены на длинно-щелевых спектрографах UAGS (обсерватория CAO) и TWIN (обсерватория Calar Alto). Потоки выражены в единицах х Ю-16 эрг с_1см~2.

• Таблицы интенсивностей эмиссионных линий исследуемых галактик. Интенсивности эмиссионных линий выражены е единицах интенсивности линии H/3. F(A)/F(H/3) — наблюдаемые относительные потоки. 1(Л)/1(Н/?) - интенсивности линий, исправленные за эффект покраснения в Галактике и исследуемом объекте (С(Н/3)). Учтен вклад звездных абсорбционных линий в излучение ионизованного газа для линий бальмеровской серии (EW(abs)).

• Таблицы значений электронной температуры, электронной плотности и содержаний элементов: кислорода, неона, азота, аргона и серы. В таблицах также представлены содержания элементов в различных ионизационных состояниях и ионизационно-коррекционные множители (ICF).

• Журнал спектральных наблюдений на БТА пяти XMD галактик W 432, W 499, HS 0017+1055, HS 0122+0743 и HS 2236+1344.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

• Ugryumov А. V., Engels D., Pustilnik S. A., Kniazev A. Y., Pramskij A. G. and Hagen H.-J.: The Hamburg/SAO Survey for low metallicity blue compact/H il galaxies (HSS-LM). I. The first list of 46 strong-lined galaxies. — Astronomy and Astrophysics, 2003, v.397, p.463-472

• Zasov A. V., Kniazev A. Y., Pustilnik S. A., Pramsky A. G., Burenkov A. N., Ugryumov A. V. and Martin, J.-M.: Possibly interacting Vorontsov-

Vel'yaminov galaxies . I. Observations of W 432, VV 543 and W 747. — Astronomy and Astrophysics Supplement, ь.Ц4, P-429-439

• Pustilnik S. A., Zasov A. V., Kniazev A. Y., Pramskij A. G., Ugryumov A. V. and Burenkov A. N.: Possibly interacting Vorontsov-Velyaminov galaxies. II. The 6m telescope spectroscopy of W 080, 131, 499, 523 and 531. — Astronomy and Astrophysics, 2003, v.400, p.841-857

• Pustilnik S. A., Kniazev A. Y., Masegosa J., Márquez I. M., Pramskij A. G. and Ugryumov A. V.: The metallicities of UM 151, UM 408 and A 1228+12 revisited. — Astronomy and Astrophysics, 2002, v.389, p.779-786

• Kniazev A. Y., Pustilnik S. A., Ugryumov A. V. and Pramsky, A. G.: On the metallicities of UM 133, UM 283 and UM 382. - Astronomy and Astrophysics, 2001, v. 371, p.404~408

• Pustilnik S. A., Pramskij A. G. and Kniazev A. Y.: SBS 0335-052 E and W: implications of new broad-band and Ha photometry. — Препринт CAO, 2003, т. 184, стр. 1-22

• А. Г. Прамский и А. В. Моисеев: Панорамная спектроскопия SBS 0335—052 Е: кинематика ионизованного газа и распределение содержания кислорода. — Препринт CAO, 2003, т.188, стр.1-11

• А. Г. Прамский, С. А. Пустильник, А. Ю. Князев и А. В. Угрюмов: Исследование 3-х новых галактик с экстремальным дефицитом металлов. — Препринт CAO, 2003, т.189, стр.1-25

Список литературы Список литературы

Anders Е., Grevesse N.: Abundances of the elements - Meteoritic and solar —

Geochimica et Cosmochimica Acta, 1989, 53, 197 Dale D. A., Helou G., Neugebauer G., Soifer В. Т., Frayer D. Т., Condon J. J.: Multiwavelength Observations of the Low-Metallicity Blue Compact Dwarf Galaxy SBS 0335-052 - Astronomical Journal, 2001, 122, 1736 Fricke K. J., Izotov Y. I., Papaderos P., Guseva N. G., Thuan Т. X.: An Imaging and Spectroscopic Study of the Very Metal-deficient Blue Compact Dwarf Galaxy Tol 1214-277 — Astronomical Journal, 2001, 121, 169

Hirashita H., Hunt L. K., Ferrara A.: Dust and hydrogen molecules in the extremely metal-poor dwarf galaxy SBS 0335-052 — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2002, 330, L19 Hunt L. K., Thuan T. X., Izotov Y. I.: New Light on the Stellar Populations in I Zw 18: Deep Near-Infrared Imaging — Astrophysical Journal, 2003, 588, 281

Hunt L. K., Vanzi L., Thuan T. X.: The deeply embedded starburst in SBS

0335-052 — Astronomy and Astrophysics, 2001, 377, 66 Izotov Y. I., Chaffee F. H., Schaerer D.: Deep spectroscopy of the low-metallicity blue compact dwarf galaxy SBS 0335-052 — Astronomy and Astrophysics, 2001a, 378, L45

Izotov Y. I., Chaffee F. H., Foltz C. B., Thuan T. X., Green Rl F., Papaderos P., Fricke K. J., Guseva N. G.: A Spectroscopic Study of Component C and the Extended Emission around I Zw 18 — Astrophysical Journal, 2001b, 560, 222

Izotov Y. I., Chaffee F. H., Foltz C. B., Green R. F., Guseva N. G., Thuan T. X.: Helium Abundance in the Most Metal-deficient Blue Compact Galaxies: I ZW 18 and SBS 0335-052 - Astrophysical Journal, 1999b, 527, 757 Izotov Y. I., Thuan T. X.: Heavy-Element Abundances in Blue Compact Galaxies — Astrophysical Journal, 1999a, 511, 639 Izotov Y. I., Lipovetsky V. A., Chaffee F. H., Foltz C. B., Guseva N. G., Kniazev A. Y.: SBS 0335-052, A Probable Nearby Young Dwarf Galaxy: Evidence Pro and Con — Astrophysical Journal, 1997, 476, 698 Kennicutt R. C., Skillman E. D.: H II Regions and Abundances in the "Dark Galaxy" DDO 154 and tbe Chemical Evolution of Dwarf Irregular Galaxies — Astronomical Journal, 2001, 121, 1461 Kunth D., Ostlin G.: The most metal-poor galaxies — Astronomy and Astrophysics Review, 2000, 10, 1 Legrand F., Kunth D., Roy J.-R., Mas-Hesse J. M., Walsh J. R.: Detection of WR stars in the metal-poor starburst galaxy IZw 18. — Astronomy and Astrophysics, 1997, 326, L17 Markarian B. E., Lipovetskii V. A., Stepanian D. A.: Second Byurakan spectral

sky survey. I - Quasistellar and Seyfert objects — Astrofizika, 1983, 19, 29 Markarian B. E.: Galaxies with an Ultraviolet Continuum — Astrofizika, 1967, 3, 55

Ostlin G., Kunth D.: Is SBS 0335-052 a young galaxy ? — Astronomy and Astrophysics, 2001, 371, 429

Ostlin G.: Hubble Space Telescope/NICMOS Observations of I ZW 18: A Population of Old Asymptotic Giant Branch Stars Revealed — Astrophysical Journal, 2000, 535, L99 Papaderos P., Izotov Y. I., Thuan T. X., Noeske K. G., Fricke K. J., Guseva N. G.; Green R. F.: The blue compact dwarf galaxy I Zw 18: A comparative study of its low-surface-brightness component — Astronomy and Astrophysics, 2002, 393, 461 Papaderos P., Izotov Y. I., Fricke K. J., Thuan T. X., Guseva N. G.: On the age of the nearby blue compact dwarf galaxy SBS 0335-052 — Astronomy and Astrophysics, 1998, 338, 43 Pesch P., Stephenson C. B., MacConnell D. J.: The Case Low-Dispersion Northern Sky Survey. XV. A Region in Ursa Major and Canes Venatici -- Astro-physical Journal Supplement Series, 1995, 98, 41 Salzer J. J., Moody J. W., Rosenberg J. L., Gregory S. A., Newberry M. V.: Imaging and Spectroscopic Observations of the Case Survey Blue/Emission-Line Galaxies — Astronomical Journal, 1995, 109, 2376 Salzer J. J., MacAlpine G. M., Boroson T. A.: Observations of a complete sample of emission-line galaxies. I - CCD imaging and spectroscopy of galaxies in UM lists IV and V. II - Properties of the UM survey galaxies — Astrophysical Journal Supplement Series, 1989, 70, 447 Schaerer D., Vacca W. D.: New Models for Wolf-Rayet and O Star Populations

in Young Starbursts — Astrophysical Journal, 1998, 497, 618 Searle L., Sargent W. L. W.: Inferences from the Composition of Two Dwarf

Blue Galaxies — Astrophysical Journal, 1972, 173, 25 Skillman E. D., Kennicutt R. C., Hodge P. W.: Oxygen abundances in nearby

dwarf irregular galaxies — Astrophysical Journal, 1989, 347, 875 Stepanian J.: The Second Byurakan Survey — IAU Symp. 161: Astronomy from

Wide-Field Imaging, 1994, 161, 731 Terlevich R., Melnick J., Masegosa J., Moles M., Copetti M. V. F.: A spec-trophotometric catalogue of HII galaxies — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1991, 91, 285 Thuan T. X., Izotov Y. I.: Nearby Young Dwarf Galaxies: Primordial Gas and

Ly alpha Emission — Astrophysical Journal, 1997b, 489, 623 Thuan T. X., Izotov Y. I., Lipovetsky V. A.: Hubble Space Telescope Observations of the Blue Compact Dwarf SBS 0335-052: A Probable Young Galaxy — Astrophysical Journal, 1997a, 477, 661 Trentham N., Moller O., Ramirez-Ruiz E.: Completely dark galaxies: their ex-

istence, properties and strategies for finding them — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2001, 322, 658 Ugryumov A. V., Engels D., Pustilnik S. A., Kniazev A. Y., Pramskij A. G., Hagen H.-J.: The Hamburg/SAO Survey for low metallicity blue compact/H II galaxies (HSS-LM). I. The first list of 46 strong-lined galaxies — Astronomy and Astrophysics., 2003, 397. 463 Ugryumov A. V., Engels D., Lipovetsky V. A., Hagen H.-J., Hopp U., Pustilnik S A.. Kniazev A. Y.. Richter G. Izotov Y. I . Popescu C. C : The Hamburg/SAO Survey for Emission-Line Galaxies . I. A First List of 70 Galaxies

— Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1999, 135, 511 Ugryumov A. V., Pustilnik S. A., Lipovetsky V. A., Izotov Y. I., Richter G.:

Spectral survey of Case emission-line galaxies with the 6 M Russian telescope

— Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1998, 131, 295

Vanzi L., Hunt L. K., Thuan T. X., Izotov Y. I.: The near-infrared view of SBS

0335-052 — Astronomy and Astrophysics, 2000, 363, 493 Verde L., Oh S. P., Jimenez R.: The abundance of dark galaxies — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2002, 336, 541

Бесплатно

$ 16 99 8

Александр Гавриилович Прамский

Поиск и детальные исследования голубых компактных галактик с наибольшим дефицитом металлов

Зак. № 140с Уч. изд. л. - 3.2 Тираж 100 Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Введение

1 Поиск голубых компактных галактик с наибольшим дефицитом металлов

1.1 Поиск среди объектов обзора Гамбург/САО (HSS-LM)

1.1.1 Краткое описание отбора кандидатов.

1.1.2 Наблюдения на длинно-щелевом спектрографе БТА

1.1.3 Обработка полученных спектров.

1.1.4 Результаты: три новые галактики с экстремально низкой металличностью.

1.2 Поиск среди объектов Каталога Воронцова-Вельяминова (VV)

1.2.1 Наблюдения и редукция данных.

1.2.2 Результаты по галактикам VV 432 и VV

1.3 Ревизия обилий тяжелых элементов для некоторых голубых компактных галактик.

1.3.1 Наблюдения и редукция данных.

1.3.2 Результаты: новые оценки металличностей для шести галактик.

Голубые компактные галактики (Blue Compact Galaxies — BCGs) - это маломассивные, богатые газом галактики с темпом текущего звездообразования, который во много раз превышает средний темп за все время жизни галактики. Такие эпизоды интенсивного звездообразования называют вспышками. Длительность вспышек — от единиц до нескольких десятков миллионов лет. Во время вспышек формируется большое количество массивных горячих звезд класса О, В, суммарное излучение которых ионизует огромные массы газа. Это приводит к появлению гигантских зон ионизованного водорода вокруг молодых скоплений звезд. Поэтому характерными деталями оптических спектров BCGs яляются сильные эмиссионные линии, типичные для Н II областей Галактики. В большинстве случаев BCGs удается находить среди множества других галактик по сильным эмиссионным линиям На, Н/3 и [О Ш]АА4959,5007А на спектрах, полученных в обзорах с объективной призмой. Быстрая эволюция массивных О звезд приводит к образованию звезд Вольфа-Райе и вспышкам сверхновых с наблюдаемыми скоростями движения ионизованного газа тысячи км/с. Поэтому, в ряде случаев, в спектрах голубых компактных галактик можно видеть проявления массивных звезд в виде широких линий ионов гелия, азота, углерода, широких компонент линий На, Н/? и [О III]AA4959,5007A. Морфология BCGs достаточно многообразна, что, по-видимому, свидельствует в пользу разного типа родительских галактик. Часто область звездообразования локализована вблизи центра галактики, однако различные случаи нецентральной или нескольких зон интенсивного звездообразования также нередки. Причины "вспышек" могут быть и внешними, и внутренними. Однако для большинства голубых компактных галактик взаимодействия с другими галактиками являются, по-видимому, основным триггером "вспышек".

Как и для большинства других маломассивных галактик, для BCGs характерна пониженная металличность Z1. Ее типичный диапазон от 1/15 до

1 В случае BCGs наиболее хорошо в сравнении с другими тяжелыми элементами изучено содержание кислорода О/Н в НИ областях. Поэтому в данной работе под термином металличность Z подразумева

1/3 Zq. Из более чем 1000 каталогизированных BCGs известны около 3-х десятков галактик с метал личностью от 1/50 до 1/20 Z&. Они представляют специальный интерес, так как, с одной стороны, такие объекты должны быть наиболее близки по многим своим свойствам к первичным карликовым галактикам, формировавшимся 10-13 миллиардов лет назад. С другой стороны, именно среди них есть надежда найти молодые галактики в местной Вселенной, в которых звездообразование началось лишь недавно — менее 1 миллиарда лет назад. Голубые компактные галактики с метал-личностью Z < 1/20 Zq являются очень редкими. Их доля не превышает 2 процента от общего числа известных галактик этого типа. В то время, как более обогащенные галактики при детальном исследовании обнаруживают на перефирии следы старого звездного населения с возрастами миллиарды лет, для нескольких галактик с рекордным дефицитом металлов (eXtremely Metal-Deficient — XMD) никаких следов старого населения не обнаружено. Эти же галактики являются крайними по соотношению между массой нейтрального газа и массой видимых звезд. Масса газа в них достигает 95-99 % от всей видимой (барионной) массы.

Формирование галактик из первичного вещества в ранней Вселенной (10-13 млрд. лет назад, эквивалентно z = 3 — 5) является на сегодня одной из наиболее активно исследуемых проблем в наблюдательной и теоретической космологии. К сожалению, возможности даже самых больших телескопов недостаточны для того, чтобы подробно изучать на этих красных смещениях маломассивне галактики — аналоги современных карликов. Альтернативный подход заключается в попытке поиска молодых галактик "под фонарем", то есть в ближней Вселенной. Теоретические модели (Trentham et al. 2001, Verde et al. 2002) не исключают переход (про-то)галактики из чисто газового состояния в галактику со значительным количеством звезд с большой временной задержкой, если по разным обстоятельствам газовый диск (прото)галактики оказался сверхустойчивым. Имеющиеся наблюдательные данные указывают, что число таких объектов должно быть невелико. Открытие таких молодых галактик в близкой Вселенной (по определению, более ярких и протяженных в сравнении с аналогами, расположенными на больших красных смещениях) позволит поставить проблему образования галактик в разряд тех, где модели можно будет ется значение содержания кислорода О/Н, выраженное в единицах солнечного содержания кислорода (0/H)q. Кроме этого, в работе используется величина 12 + log (О/Н). Для солнечной металличности Zq, принято значение 12 + log(0/H)Q = 8.92 (Anders and Grevesse 1989), металличности 1/20 Zq соответствует значение 12 -+ log (О/Н) = 7.62. сопоставить с детальными данными наблюдений. Несколько важных проблем, таких как: оценка содержания первичного гелия 4Не, раннее обогащение вещества во Вселенной, эволюция галактик и роль обмена газом с межгалактической средой — смогут получить свое решение при изучении молодых галактик в близкой Вселенной.

Хотя вероятность нахождения в близкой Вселенной молодых галактик достаточно мала, несколько кандидатов в такие объекты на сегодня известны и интенсивно изучаются. Наиболее известный из них I Zw 18 = Mrk 116 — галактика с наибольшим дефицитом металлов (1/50 Zq). После опубликования в первой половине 70-х годов содержания кислорода для I Zw 18 (Searle and Sargent 1972), именно с нее началось изучение BCGs, как отдельного класса маломассивных галактик и возможных эволюционных связей BCG с другими типами галактик. Тогда же, впервые была выдвинута гипотеза о молодости этого объекта и возможности существования в Локальной Вселенной молодых галактик. Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию этой галактики, и огромный прогресс в понимании ее свойств, эволюционный статус I Zw 18 до сих пор является предметом дебатов. Так, по результатам наземных и Hubble Space Telescope (HST) наблюдений, возраста звездного населения на периферии этой галактики сильно расходятся: от 100-500 миллионов лет (Izotov et al. 2001b, Papaderos et al. 2002, Hunt et al. 2003) до 5 миллиардов лет (Ostlin 2000). Последняя работа не учитывала вариации экстинкции и вклада небулярной эмиссии в I Zw 18 при анализе диаграмм цвет-светимость индивидуальных звезд, так что эта оценка возраста может быть весьма завышена.

Другим примером кандидатов в молодые галактики может служить пара галактик SBS 0335—052 Е и W (восточный и западный компоненты) с металличностями Z = 1/42 и 1/50Z®, интенсивно изучаемая в диапазоне длин волн от УФ до радио в течение последних 12-ти лет. Наблюдения с HST показали присутствие в центральной части SBS 0335—052 Е нескольких молодых сверхскоплений (Thuan et al. 1997а), независимо указывающих на текущее и недавнее звездообразование. В ИК диапазоне были выполнены наблюдения с целью оценки вклада пыли в SBS 0335—052 Е. Показано, что пыль локализована лишь в компактной центральной части, где наблюдается наиболее интенсивное звездообразование (Vanzi et al. 2000, Dale et al. 2001, Hunt et al. 2001 и Hirashita et al. 2002). Обе галактики SBS 0335—052 E,W находятся в общем облаке нейтрального водорода (Pustilnik et al. 2001). Спектральные наблюдения в УФ диапазоне cHST указывают на то, что металличность нейтрального газа вблизи восточной галактики намного ниже, чем в гигантской области ионизованного водорода (Thuan and Izotov 1997b). Расположенный на расстоянии 22 кпс от SBS 0335—052 Е западный компонент имеет также низкую металличность, сравнимую с восточным компонентом. Таким образом, ряд наблюдательных данных от УФ до радио наблюдений указывает на низкую металличность ионизованного и нейтрального газа, как в самом SBS 0335—052 Е, так и в его окрестностях. Чтобы дать оценку возраста галактики, необходимо оценить возраст самых старых звезд гало. В этой задаче, однако, имеются факторы, которые вносят неопределенности в окончательные оценки:

• Цвета звездной подложки в галактиках с интенсивным звездообразованием могут искажаться небулярной эмиссией, а также межзвездным поглощением в нашей Галактике и собственным поглощением в исследуемой галактике.

• Возраст галактики оценивается путем сравнения наблюдаемых цветов с расчитанными на основе моделей, параметрами которых являются металличности звезд, начальной функции масс (IMF), истории звездообразования и др. Выбор тех или иных предположений вносит дополнительные неопределенности.

Также как для I Zw 18, для SBS 0335—052 Е вопрос ее эволюционного статуса пока открыт. Имеются работы, указывающие как на молодость этой галактики (Papaderos et al. 1998), так и работы, приводящие аргументы в пользу звездного населения с возрастами более миллиарда лет (Ostlin and Kunth 2001).

Кроме аспектов, связанных с эволюционным статусом XMD галактик, имется ряд направлений, связанных с исследованием физических процессов в галактиках с очень большим дефицитом тяжелых элементов. Область звездообразования в XMD BCG является хорошим "полигоном" для изучения коллективных проявлений массивных молодых горячих звезд О и WR, коллективных проявлений сверхновых второго типа в очень обедненной металлами межзвездной среде. Для примера, спектрофотометрические наблюдения самых малометалличных I Zw 18, SBS 0335—052 Е и То1 1214—277 обнаружили в этих галактиках проявления звезд Вольфа-Райе (Izotov et al. 1997а, Izotov and Thuan 1999a, Legrand et al. 1997, Fricke et al. 2001), что позволило наложить важные ограничения на эволюционные модели массивных звезд с низким содержанием тяжелых элементов.

Выше было сказано, что галактики с металличностью Z < 1/20 Zq составляют не более 2-х процентов от общего числа известных BCGs. Поэтому, для их поиска нужны весьма серьезные усилия. Большинство известных XMD галактик было найдено достаточно случайно, как побочный результат работ по созданию выборок эмиссионных галактик. В качестве примеров таких работ можно привести Первый и Второй Бюраканские Обзоры (FBS, SBS) (Markarian 1967, Markarian et al. 1983, Stepanian 1994), обзор Мичиганского Университета (UM) (Salzer et al. 1989), обзор Tololo (Terlevich et al. 1991), обзор Case (Pesch et al. 1995, Salzer et al. 1995, Ugryumov et al. 1998) и обзор Гамбург/САО (HSS) (Ugryumov et al. 1999). К началу данной работы было известно около трех десятков XMD галактик (см., например, работу Kunth and Ostlin (2000), в которой предствален список 31 XMD галактики). Из них почти половина — близкие иррегулярные (7) и LSB (6) карликовые галактики, и лишь около двух десятков (18) — голубые компактные галактики. Часть объектов попала в список Kunth and Ostlin (2000) по результатам ранней спектроскопии не очень высокого качества, поэтому оценки их металличности имеют довольно большие погрешности (>0.1 dex). Для некоторых объектов оценки содержаний тяжелых элементов выполнены на основе эмпирических, либо устаревших моделей, что тоже приводит к большим неопределенностям в оценке О/Н. Не более десятка из известных XMD галактик были детально изучены при помощи спектральных или фотометрических исследований. В нескольких близких иррегулярных и LSB галактиках, которые удалось разрешить на индивидуальные звезды, найдены красные гиганты с возрастами в миллиарды лет. Это означает, что эти галактики — старые объекты, которые имеют очень низкую металличность вследствие специфической эволюционной истории: либо из-за большой потери металлов, либо очень низкого темпа звездообразования (Kennicutt and Skillman 2001). BCGs, в этом смысле, в силу специфики их внутренних свойств, могут иметь непохожие с LSB и dlr галактиками эволюционные истории, и в частности испытать только один или два эпизода звездообразования за все время жизни. Для понимания эволюционного статуса XMD галактик или их возможных подгрупп необходимо изучение как групповых свойств этих объектов, так и комплексное исследование их отдельных представителей. Это, в свою очередь, требует:

• увеличения числа известных XMD галактик;

• увеличения числа детально исследованных XMD галактик;

• проверки и уточнения значений металличности среди уже известных XMD галактик.

С целью направленного поиска галактик с металличностью Z < 1/20 Zq в 1999 году был начат проект "The Hamburg/SAO Survey for low metallicity blue compact/HII galaxies" (HSS-LM, Ugryumov et al. 2003). В этом обзоре отбор кандидатов основан на опыте предыдущей работы, связанной с обзором HSS. Критерием отбора в этом обзоре была выбрана эквивалентная ширина EWQO Ш]А5007). В обзоре HSS-LM для повышения эффективности при поиске XMD галактик критерий первичного отбора был изменен с целью отбора кандидатов с большими эквивалентными ширинами EW{[О III]A5007) > 150 — 200 А, так как, с одной стороны, подавляющее число известных галактик с экстремальным дефицитом металлов имеет именно такие сильные линии, а с другой стороны, измерение слабой линии [О Ш]А4363, необходимое для определения О/Н классическим методом, возможно в реальной ситуации обзора только для галактик с большими эквивалентными ширинами [О III]A5007.

Вместе с обзором HSS-LM, изначально направленным на эффективный поиск XMD галактик среди слабых (типичная звездная величина тв ~ 17^.5) эмиссионных галактик, дополнительный поиск таких галактик проводился среди объектов "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова". В этом случае работа по изучению таких галактик проводилась в более общем аспекте. Для нас массовая спектроскопия галактик невысокой светимости в рамках этой программы позволяла использовать дополнительный канал поиска XMD галактик среди более ярких объектов.

Цель работы

Целями данной диссертации являются:

• Систематический поиск галактик с наибольшим дефицитом тяжелых элементов (Z < 1/20 Zq) среди объектов обзора Гамбург/САО (HSS-LM). Поиск таких галактик среди объектов "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова" (VV).

• Уточнение металличности для некоторых известных объектов, включенных в список XMD галактик по ранним измерениям недостаточно высокой точности.

• Детальные исследования новых галактик с Z < 1/20 Z@ для: а) оценки физических условий и определения содержаний химических элементов (О, Аг, S, Ne и N); б) изучения зон высокой ионизации и расширяющихся оболочек ионизованного газа как проявлений массивных звезд, в частности, звезд Вольфа-Райе и вспышек сверхновых. Сравнение полученных результатов с теоретическими моделями.

• Комплексное спектральное и фотометрическое исследование кандидата в локальные молодые галактики SBS 0335—052 — галактики с самой низкой после I Zw 18 металличностью. Изучение свойств текущей вспышки звездообразования, оценка возрастов звездного населения в этой галактике.

Научная новизна

Впервые в рамках обзора HSS-LM ("The Hamburg/SAO Survey for low-metallicity BCG") поиск BCG/HII галактик с Z < 1/20 Zq проведен целенаправленно, с хорошо определенными и обоснованными критериями селекции кандидатов. Это позволяет, кроме более эффективного поиска XMD галактик, впервые оценить долю таких объектов среди BCG/H II галактик. По результатам поиска среди объектов обзора HSS-LM обнаружено 3 новых галактики из группы XMD. Впервые у одной из галактик "Каталога Ворнцова-Вельяминова" обнаружена металличность Z < 1/20 Zq. Эта галактика является самой малометалличной среди галактик скопления Дева. Суммарно новые галактики составляют около 20% от известных на этот момент XMD галактик.

Для пяти исследованных в данной работе галактик впервые получены с высокой точностью (<0.1 dex) содержания О, а также содержания Ne, Ar, S и N. Отношения Ne, Ar, S и N к О близки к опубликованнымы средним значениям для изученных ранее десяти XMD галактик. Это дает дополнительные свидетельства в пользу моделей, предсказывающих основной вклад массивных звезд в обогащение этими элементами при очень низких металличностях. Для этих же галактик впервые выполнены исследования кинематики ионизованного газа, что позволило обнаружить свидетельства сверхоболочки и оценить динамические массы галактик. Эти результаы в 3 раза увеличивают число XMD галактик, в которых выполнены исследования кинематики ионизованного газа.

Для восточной галактики из пары SBS 0335—052 впервые выполнена глубокая поверхностная фотометрия в линии На. Анализ этих данных показал, что небулярная эмиссия дает значительный вклад всюду по телу галактики. На основе На и UBVRI поверхностной фотометрии этой галактики впервые, с учетом вклада небулярной эмиссии в общее излучение галактики, получена оценка возраста наиболее старого звездного населения: не более 100 или 500 млн лет, в зависимости от закона звездообразования.

Впервые методами панорамной спектроскопии изучена область текущего звездообразования и окружающая ее сверхгиганская НИ область в галактике SBS 0335—052 Е. Получено поле скоростей ионизованного газа, которое дало независимое свидетельство сверхоболочки в северо-западной части галактики. Впервые получено двумерное распределение содержания кислорода по области размером 2.5 кпс. В пределах наблюдаемых неопределенностей вариации содержания кислорода не обнаружены.

Научная и практическая ценность работы

Новые XMD галактики, найденные по результатам изучения объектов из обзора HSS-LM и "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова", увеличивают список уже известных XMD галактик на 20 процентов. Результаты поиска и детального спектрального исследования этих пяти галактик могут быть использованы в дальнейшем для:

• изучения групповых свойств таких объектов, объединяя данные по этим галактикам с информацией по уже известным XMD галактикам;

• поиска молодых галактик в Местной Вселенной, среди найденных XMD галактик;

• изучения влияния массивных звезд и вспышек сверхновых на окружающую межзвездную среду при очень низких металличностях и сравнения с современными моделями обогащения галактик химическими элементами;

• постановки новых комплексных исследований таких галактик в широком диапазоне длин волн с целью понимания физических условий в молодых галактиках на больших красных смещениях.

Результаты глубокой UBVRI и На фотометрии и методика оценки возраста самых старых звезд в SBS 0335—052 Е с учетом вклада эмиссии ионизованного газа, а также результаты панорамной спектроскопии этой галактики, могут быть использованы для:

• оценки возраста звезд в других XMD галактиках по апробированной методике;

• построения модели, более полно описывающей свойства этой галактики, сравнения с моделями формирования галактик в ранней Вселенной;

Апробация работы

Основные результаты, полученные в диссертации, изложены в восьми печатных работах, а также докладывались на конференциях:

1. "The Evolution of Galaxies. I. Observational Clues", Гранада, Испания, 2000

2. Joint European and National Astronomical Meeting (JENAM-2000), Москва, 2000

3. "Современные проблемы внегалактической астрономии", Пущино, 2001

4. "The Evolution of Galaxies. III-From Simple Approaches to Self-consistent Models ", Киль, Германия, 2002

5. "Chemical Evolution of Dwarf Galaxies — Present Status and Perspectives ", Рингберг, Германия, 2002

Результаты докладывались на заседании ученого совета С АО РАН, на конкурсах научных работ С АО РАН и семинарах С АО РАН.

Краткое содержание работы

Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключеня, списка цитируемой литературы и Приложения, содержащего 7 рисунков и 15 таблиц.

Заключение

Поиск и исследование галактиик с экстремальным дефицитом металлов (Z < 1/20 Zq) ведется на протяжении трех десятков лет различными группами астрономов. Причиной этому служит ряд актуальных проблем, которые можно решить исследуя XMD галактики. На сегодняшний день известно около тридцати таких объектов, из которых не более десятка детально исследованы. Подавляющее большинство из них найдены и исследованы в последние десять лет. Данная диссертационная работа является частью этих исследований в промежутке времени с 1999 по 2003 годы. Результатами диссертационной работы являются:

• Обнаружение четырех новых галактик с металличностью Z < 1/20 Zq среди эмиссионных галактик обзора Гамбург/САО (HSS-LM) и "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова" (VV). Число таких редких галактик, наиболее близких по своим свойствам к молодым галактикам в ранней Вселенной, увеличено почти на 20 процентов по отношению к известным на момент начала этой работы. Для одной галактики (VV 499) из "Каталога взаимодействующих галактик Воронцова-Вельяминова" (VV) уточнено значение содержания кислорода.

• Проверка и уточнение значений содержания кислорода для шести галактик, отнесенных ранее в литературе к XMD галактикам. Лишь одна из них - UM 133, действительно являются объектами с содержанием кислорода менее 1/20 от солнечного.

• Выполнение на БТА спектроскопии с высоким отношением "сигнал/шум" пяти новых галактик с экстремальным дефицитом металлов. Определены содержания кислорода, неона, аргона, серы и азота. Число XMD галактик, имеющих эти данные, увеличино в полтора раза. Обилия других тяжелых элементов по отношению к кислороду не зависят от О/Н и близки к средним значениям, выведеным по 10-ти ранее изученным в литературе галактикам этой группы.

• Для 5-ти XMD галактик получены распределения лучевой скорости в линии Но; вдоль щели спектрографа, по которым оценены амплитуды скорости вращения. Около областей звездообразования в этих галактиках обнаружены характерные детали, соответствующие оболочкам ионизованного газа.

• На основе UBVRI и На поверхностной фотометрии галактики SBS 0335—052 Е получены истинные цвета звезд на периферии галактики. Полученные цвета были сопоставлены с моделями эволюции звездного населения. В зависимости от модели звездообразования, оценка возраста самых старых звезд, видимых в этой галактике, не превосходит 100 (одномоментная вспышка) или 500 (непрерывное звездообразование) миллионов лет. Кроме этого, получены карты интенсивности и эквивалентной ширины в линии На, на основе которых сделаны оценки вклада небулярной эмиссии в общее излучение галактики.

• Анализ поля скоростей SBS 0335—052 Е, полученного методами панорамной спектроскопии. Получено спектральное свидетельство наличия сверхоболочки. Распределение содержания кислорода не показывает значимых градиентов внутри области 1 килопарсек, что предполагает эффективное перемешивание вещества внутри этой области. Найдены доказательства высокоскоростных движений газа вследствие звездного ветра от массивных звезд и вспышек сверхновых. Эти движения могут выступать в качестве механизма перемешивания вещества на временах порядка 106 лет. Получена карта распределения зон высокой ионизации по линии Hell Л4686. Источники такой ионизации до конца пока не понятны.

Благодарности

В заключение автор выражает благодарность и признательность: Своему научному руководителю — С.А. Пустильнику — за огромную поддержку и помощь в процессе выполнения данной работы. Сотрудникам лаборатории "Структура" — за помощь и участие при проведении многих исследований, представленных в диссертации. Отдельно А.Ю. Князеву — за ценные предложения и советы. А.Н. Буренкову, А.И. Копылову и А.В. Моисееву — за помощь в получении наблюдательного материала на БТА, а также активную помощь при подготовке диссертации.

Ю.И. Изотову — за возможность использовать программу вычисления содержаний химических элементов.

Всем, кто меня толкал на этот шаг и проявлял участие, особенно Ирине.

1. Афанасьев В. Jl., Вуренков А. Н., Власюк В. В., Драбек С. В.: Отчет С АО, 1995, 234, 1

2. Afanasiev V. L., Karachentsev I. D., Arkhipova V. P., Dostal V. A., Metlov V. G.: Radial velocities of some interacting galaxies — Astronomy and Astrophysics, 1980, 91, 302

3. Aller L. H.: Physics of Thermal Gaseous Nebulae — Reidel, Dordrecht, 1984

4. Anders E., Grevesse N.: Abundances of the elements Meteoritic and solar — Geochimica et Cosmochimica Acta, 1989, 53, 197

5. Arkhipova V. P., Zasov A. V., Noskova R. I., Silchenko О. K.: Kinematics of Interacting Galaxies Motions in 10 Nests of Galaxies — Soviet Astronomy, 1987a, 31, 609

6. Arkhipova V. P., Zasov A. V., Noskova R. I.: The Kinematics of Interacting Galaxies Part Two - Motions in Close and Coalescent Pairs — Soviet Astronomy, 1987c, 31, 120

7. Arkhipova V. P., Noskova R. I., Silchenko О. K., Zasov A. V.: Internal Motions in Three Irregular Dwarf Galaxies — Soviet Astronomy Letters, 1987b, 13, 240

8. Arkhipova V. P., Afanasiev V. L., Dostal V. A., Zasov A. V., Karachentsev I. D., Noskova R. I., Saveleva M. V.: The Kinematics of Interacting Galaxies Part One - Motions in Nests and Chains — Soviet Astronomy, 1981, 25, 277

9. Begeman К. G.: Н I rotation curves of spiral galaxies. I NGC 3198 — Astronomy and Astrophysics, 1989, 223, 47

10. Bergvall N., Ostlin G.: Massive (?) starburst hosts of blue compact galaxies (BCGs). Optical/near-IR observations of 4 BCGs and their companions — Astronomy and Astrophysics, 2002, 390, 891

11. Bessell M. S.: UBVRI passbands — Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 1990, 102, 1181

12. Binggeli В., Popescu С. C., Tammann G. A.: The kinematics of the Virgo cluster revisited —- Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1993, 98, 275

13. Bohlin R. C.: Spectrophotometric Standards From the Far-UV to the Near-IR on the White Dwarf Flux Scale — Astronomical Journal, 1996, 111, 1743

14. Bressan A., Fagotto F., Bertelli G., Chiosi C.: Evolutionary sequences of stellar models with new radiative opacities. II Z — 0.02 — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1993, 100, 647

15. Dale D. A., Helou G., Neugebauer G., Soifer В. Т., Frayer D. Т., Condon J. J.: Multiwavelength Observations of the Low-Metallicity Blue Compact Dwarf Galaxy SBS 0335-052 Astronomical Journal, 2001, 122, 1736

16. Denicolo G., Terlevich R., Terlevich E.: New light on the search for low-metallicity galaxies I. The N2 calibrator — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2002, 330, 69

17. Doublier V., Caulet A., Comte G.: Multi-spectral study of a new sample of Blue Compact Dwarf Galaxies. II. В and R surface photometry of 22 southern objects — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1999, 138,213

18. Fagotto F., Bressan A., Bertelli G., Chiosi C.: Evolutionary sequences of stellar models with new radiative opacities. IV. Z=0.004 and Z=0.008 — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1994a, 105, 29

19. Fagotto F., Bressan A., Bertelli G., Chiosi C.: Evolutionary sequences of stellar models with very high metallicity. V. Z=0.1 — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1994b, 105, 39

20. Fagotto F., Bressan A., Bertelli G., Chiosi C.: Evolutionary sequences of stellar models with new radiative opacities. III. Z=0.0004 and Z=0.05 — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1994c, 104, 365

21. Federspiel M., Tammann G. A., Sandage A.: The Virgo Cluster Distance from 21 Centimeter Line Widths — Astrophysical Journal, 1998, 495, 115

22. Fioc M., Rocca-Volmerange В.: PEGASE.2, a metallicity-consistent spectral evolution model of galaxies: the documentation and the code — ArXiv Astrophysics e-prints, 1999, 9912179

23. Fioc M., Rocca-Volmerange В.: PEGASE: a UV to NIR spectral evolution model of galaxies. Application to the calibration of bright galaxy counts.

24. Astronomy and Astrophysics, 1997, 326, 950

25. Fricke K. J., Izotov Y. I., Papaderos P., Guseva N. G., Thuan Т. X.: An Imaging and Spectroscopic Study of the Very Metal-deficient Blue Compact Dwarf Galaxy Tol 1214—277 — Astronomical Journal, 2001,121, 169

26. Gallego J., Zamorano J., Rego M., Vitores A. G.: Spectroscopic Properties and Luminosity Distribution of the Universidad Complutense de Madrid Survey Galaxies — Astrophysical Journal, 1997, 475, 502

27. Gallego J., Zamorano J., Rego M., Alonso O., Vitores A. G.: Observations of a complete sample of Halpha emission-line galaxies. Long-slit spectroscopy of galaxies in UCM lists 1 and 2. — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1996, 120, 323

28. Garnett D. R., Kennicutt R. C., Chu Y., Skillman E. D.: He II emission in extragalactic H II regions — Astrophysical Journal, 1991, 373, 458

29. Girardi L., Bressan A., Chiosi C., Bertelli G., Nasi E.: Evolutionary sequences of stellar models with new radiative opacities. VI. Z=0.0001.

30. Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1996, 117, 113

31. Groenewegen M. А. Т., de Jong Т.: Synthetic AGB evolution. I A new model — Astronomy and Astrophysics, 1993, 267, 410

32. Guseva N. G., Izotov Y. I., Thuan Т. X.: A Spectroscopic Study of a Large Sample Of Wolf-Rayet Galaxies — Astrophysical Journal, 2000, 531, 776

33. Hagen H.-J., Groote D., Engels D., Reimers D.: The Hamburg Quasar Survey. I. Schmidt observations and plate digitization. — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1995, 111, 195

34. Haro G.: Nota preliminar sobre galaxias azules con lineas de emision. — Boletin de los Observatorios Tonantzintla у Tacubaya, 1956, 2, 8

35. Hirashita H., Hunt L. K., Ferrara A.: Dust and hydrogen molecules in the extremely metal-poor dwarf galaxy SBS 0335-052 — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2002, 330, L19

36. Huchtmeier W. K., Richter O.-G.: A General Catalog of H I Observations of Galaxies. The Reference Catalog. — A General Catalog of HI Observations of Galaxies. The Reference Catalog, XIX, 350 pp. 8 figs. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1989

37. Hunt L. K., Thuan Т. X., Izotov Y. I.: New Light on the Stellar Populations in I Zw 18: Deep Near-Infrared Imaging — Astrophysical Journal, 2003, 588, 281

38. Astrophysical Journal, 1994, 435, 6471.otov I. I., Guseva N. G., Lipovetskii V. A., Kniazev A. I., Stepanian J. A.: Unusually low heavy-element abundance found in the blue compact dwarf galaxy SBS0335-052 Nature, 1990, 343, 238

39. Karachentsev I. D., Dolphin A. E., Geisler D., Grebel E. K., Guhathakurta P., Hodge P. W., Karachentseva V. E., Sarajedini A., Seitzer P., Sharina M. E.: The M 81 group of galaxies: New distances, kinematics and structure

40. Astronomy and Astrophysics, 2002, 383, 125

41. Kennicutt R. C., Skillman E. D.: H II Regions and Abundances in the "Dark Galaxy" DDO 154 and the Chemical Evolution of Dwarf Irregular Galaxies — Astronomical Journal, 2001, 121, 1461

42. Kinman T. D., Davidson K.: Spectroscopic observations of 10 emission-line dwarf galaxies — Astrophysical Journal, 1981, 243, 127

43. Kniazev A. Y., Grebel E. K., Hao L., Strauss M. A.: A New Extremely Low-Metallicity Galaxy Discovered in the SDSS — American Astronomical Society Meeting, 2002, 200,

44. Князев А. Ю., Шергин В. С.: CCD наблюдения в среде MIDAS. Контекст NICE. Версия 1.0. Отчет САО, 1995, 239, 1

45. Kunth D., Ostlin G.: The most metal-poor galaxies — Astronomy and Astrophysics Review, 2000, 10, 1

46. Mac Low M., McCray R.: Superbubbles in disk galaxies — Astrophysical Journal, 1988, 324, 776

47. Markarian В. E., Lipovetskii V. A., Stepanian D. A.: Second Byurakan spectral sky survey. I Quasistellar and Seyfert objects — Astrofizika, 1983, 19, 29

48. Markarian В. E.: Galaxies with an Ultraviolet Continuum — Astrofizika, 1967, 3, 55

49. Marlowe А. Т., Heckman Т. M., Wyse R. F. G., Schommer R.: Observations of the impact of starbursts on the interstellar medium in dwarf galaxies — Astrophysical Journal, 1995, 438, 563

50. Martin C. L.: The Impact of Star Formation on the Interstellar Medium in Dwarf Galaxies. II. The Formation of Galactic Winds — Astrophysical Journal, 1998, 506, 222

51. Martin C. L.: The Impact of Star Formation on the Interstellar Medium. I. The Excitation of Diffuse, Warm Ionized Gas in Dwarf Galaxies — Astrophysical Journal, 1997, 491, 561

52. Martin C. L.: Kinematic Evidence for Superbubbles in I ZW 18: Constraints on the Star Formation History and Chemical Evolution — Astrophysical Journal, 1996, 465, 680

53. Melnick J., Heydari-Malayeri M., Leisy P.: The metal-poor H II galaxy SBS 0335 052 and the primordial helium abundance — Astronomy and Astrophysics, 1992, 253, 16

54. Оке J. В.: Faint spectrophotometric standard stars — Astronomical Journal, 1990, 99, 1621

55. Ostlin G., Kunth D.: Is SBS 0335-052 a young galaxy ? — Astronomy and Astrophysics, 2001, 371, 429

56. Ostlin G.: Hubble Space Telescope/NICMOS Observations of I ZW 18: A Population of Old Asymptotic Giant Branch Stars Revealed — Astrophysical Journal, 2000, 535, L99

57. Pagel В. E. J., Simonson E. A., Terlevich R. J., Edmunds M. G.: The primordial helium abundance from observations of extragalactic H II regions — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1992, 255, 325

58. Papaderos P., Izotov Y. I., Thuan Т. X., Noeske K. G., Fricke K. J., Guseva N. G., Green R. F.: The blue compact dwarf galaxy I Zw 18: A comparative study of its low-surface-brightness component — Astronomy and Astrophysics, 2002, 393, 461

59. Papaderos P., Izotov Y. I., Fricke K. J., Thuan Т. X., Guseva N. G.: On the age of the nearby blue compact dwarf galaxy SBS 0335-052 — Astronomy and Astrophysics, 1998, 338, 43

60. Papaderos P., Loose H.-H., Thuan Т. X., Fricke K. J.: Optical structure and star formation in blue compact dwarf galaxies. I. Observations and profile decomposition. — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1996, 120, 207

61. Pesch P., Stephenson С. В., MacConnell D. J.: The Case Low-Dispersion Northern Sky Survey. XV. A Region in Ursa Major and Canes Venatici — Astrophysical Journal Supplement Series, 1995, 98, 41

62. Pilyugin L. S.: Oxygen abundances in dwarf irregular galaxies and the metallicity-luminosity relationship — Astronomy and Astrophysics, 2001, 374, 412

63. Pustilnik S., Kniazev A., Pramskij A., Izotov Y., Foltz C., Brosch N., Martin J.-M., Ugryumov A.: HS 0837+4717 — a metal-deficient blue compact galaxy with large nitrogen excess — Astronomy and Astrophysics, 2003a, submited

64. Pustilnik S. A., Kniazev A. Y., Pramskij A. G., Ugryumov A. V., Masegosa J.: Starburst in HS 0822+3542 induced by the very blue LSB dwarf SAO 0822+3545 Astronomy and Astrophysics, 2003b, 409, 917

65. Pustilnik S. A., Kniazev A. Y., Masegosa J., Marquez I. M., Pramskij A. G., Ugryumov A. V.: The metallicities of UM 151, UM 408 and A 1228+12 revisited — Astronomy and Astrophysics, 2002, 389, 779

66. Pustilnik S. A., Brinks E., Thuan Т. X., Lipovetsky V. A., Izotov Y. I.: VLA H I Line Observations of the Extremely Metal-Poor Blue Compact Dwarf Galaxy SBS 0335-052 Astronomical Journal, 2001, 121, 1413

67. Roy J.-R., Kunth D.: Dispersal and mixing of oxygen in the interstellar medium of gas-rich galaxies — Astronomy and Astrophysics, 1995, 294, 432

68. Salpeter E. E.: The Luminosity Function and Stellar Evolution. — Astrophysical Journal, 1955, 121, 161

69. Salzer J. J., Moody J. W., Rosenberg J. L., Gregory S. A., Newberry M. V.: Imaging and Spectroscopic Observations of the Case Survey Blue/Emission- Line Galaxies — Astronomical Journal, 1995, 109, 2376

70. Schaerer D., Contini Т., Pindao M.: New catalogue of Wolf-Rayet galaxies and high-excitation extra-galactic HII regions — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1999b, 136, 35

71. Schaerer D., Contini Т., Kunth D.: Populations of WC and WN stars in Wolf-Rayet galaxies — Astronomy and Astrophysics, 1999a, 341, 399

72. Schaerer D., Vacca W. D.: New Models for Wolf-Rayet and О Star Populations in Young Starbursts — Astrophysical Journal, 1998, 497, 618

73. Schaerer D.: About the Initial Mass Function and He II Emission in Young Starbursts — Astrophysical Journal, 1996, 467, L17

74. Schlegel D. J., Finkbeiner D. P., Davis M.: Maps of Dust Infrared Emission for Use in Estimation of Reddening and Cosmic Microwave Background Radiation Foregrounds — Astrophysical Journal, 1998, 500, 525

75. Schneider S. E., Thuan Т. X., Magri C., Wadiak J. E.: Northern dwarf and low surface brightness galaxies. I The Arecibo neutral hydrogen survey — Astrophysical Journal Supplement Series, 1990, 72, 245

76. Searle L., Sargent W. L. W.: Inferences from the Composition of Two Dwarf Blue Galaxies — Astrophysical Journal, 1972, 173, 25

77. Skillman E. D., Kennicutt R. C., Hodge P. W.: Oxygen abundances in nearby dwarf irregular galaxies — Astrophysical Journal, 1989, 347, 875

78. Stasinska G.: A grid of model HII regions for extragalactic studies — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1990, 83, 501

79. Stepanian J.: The Second Byurakan Survey — IAU Symp. 161: Astronomy from Wide-Field Imaging, 1994, 161, 731

80. Telles E., Terlevich R.: The VRI colours of H II galaxies — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1997, 286, 183

81. Telles J. E.: Ph.D. Thesis, 1995

82. Terlevich R., Melnick J., Masegosa J., Moles M., Copetti M. V. F.: A spectrophotometric catalogue of HII galaxies — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1991, 91, 285

83. Thuan Т. X., Izotov Y. I.: Nearby Young Dwarf Galaxies: Primordial Gas and Lу alpha Emission — Astrophysical Journal, 1997b, 489, 623

84. Thuan Т. X., Izotov Y. I., Lipovetsky V. A.: Hubble Space Telescope Observations of the Blue Compact Dwarf SBS 0335-052: A Probable Young Galaxy — Astrophysical Journal, 1997a, 477, 661

85. Tikhonov N. A., Galazutdinova О. A., Drozdovskii I. О.: Distances to 24 Galaxies in the Direction of the Virgo Cluster and a Determination of the Hubble Constant — Astrophysics, 2000, 43, 367

86. Trentham N., Moller O., Ramirez-Ruiz E.: Completely dark galaxies: their existence, properties and strategies for finding them — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2001, 322, 658

87. Ugryumov A. V., Pustilnik S. A., Lipovetsky V. A., Izotov Y. I., Richter G.: Spectral survey of Case emission-line galaxies with the 6 M Russian telescope — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1998, 131, 295

88. Vacca W. D.: On the determination of the number of О stars in H II regions and starburst galaxies — Astrophysical Journal, 1994, 421, 140

89. Vacca W. D., Conti P. S.: Optical spectrophotometry of Wolf-Rayet galaxies — Astrophysical Journal, 1992, 401, 543

90. Vanzi L., Hunt L. K., Thuan Т. X., Izotov Y. I.: The near-infrared view of SBS 0335-052 — Astronomy and Astrophysics, 2000, 363, 493

91. Verde L., Oh S. P., Jimenez R.: The abundance of dark galaxies — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2002, 336, 541

92. Vorontsov-Velyaminov В. A.: A New Interpretation of Three Peculiar Galaxies NGC6745 NGC337 and VV243 - Soviet Astronomy Letters, 1979b, 5, 266

93. Vorontsov-Velyaminov B. A.: Some Characteristics of Galaxy Chains — Soviet Astronomy Letters, 1979a, 5, 267

94. Vorontsov-Vel'Yaminov B. A.: Atlas of interacting galaxies, Part. II and the concept of fragmentation of galaxies. — Astronomy and Astrophysics Supplement Series, 1977, 28, 1

95. Weaver R., McCray R., Castor J., Shapiro P., Moore R.: Interstellar bubbles. II Structure and evolution — Astrophysical Journal, 1977, 218, 377

96. Whitford A. E.: The law of interstellar reddening. — Astronomical Journal, 1958, 63, 201

97. Zwicky F.: Compact Galaxies and Compact Parts of Galaxies. II — Astrophysical Journal, 1966, 143, 1921. Список иллюстраций

98. Пример HRS спектров объектов, класиффицированных после спектроскопии на БТА как BCG, QSO, голубая звезда, М-звезда, AGN и галактика с абсорбционными линиями. На врезках показаны LRS спектры этих галактик. 24

99. Зависимости относительных содержаний N/O, S/O, Ne/O и Аг/О от величины 12 + log (О/Н) для галактик найденных в данной работе — показаны треугольниками, а также для галактик из работы Izotov and Thuan (1999) — показаны квадратами. 46

100. Слева показано изображение галактики HS 0017+1055 с DSS-II, с нанесенным положением щелей спектрографа. Справа показаны профиль линии Но; и распределение лучевой скорости линии На вдоль щели спектрографа для HS 0017+1055. 47

101. Вверху показано изображение галактики VV 432 с DSS-II, с нанесенным положением щели спектрографа. Внизу показаны профиль линии Но и распределение лучевой скорости линии Но вдоль щели спектрографа для VV 432. 50

102. Сверху вниз: DSS изображения и диаграммы распределения лучевых скоростей в линии Но; для галактик HS 0122+0743 и HS 2236+1344. Диаграммы лучевых скоростей показаны вместе с профилем линии На вдоль щели. 56

103. Радиальное распределение показателей цвета SBS 0335—052 Е и W, скорректированное за поглощение в Галактике. Также показано разпределение цвета R—I вдоль радиуса после вычитания небулярной эмиссии. 67

104. Сверху вниз: изображения в линии На и контурные карты эквивалентной ширины EW(Ha) галактик SBS 0335-052 Е и

105. А.1 Спектры галактик UM 133 и UM 382.111

106. А.2 Спектры галактик UM 151, UM 408 и А 1228+12.112

107. А.З Спектр галактики VV 432.118

108. А.4 Спектр галактики VV 499.118

109. А.5 Спектр галактики HS 0017+1055.118

110. А.6 Спектры областей "А", "В" и "С" галактики HS 0122+0743. . 119 А.7 Спектры областей "А" и "В" галактики HS 2236+1344. . 120