Разработка методики поиска голубых компактных галактик и исследование избранных объектов тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

ст,

Р РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

" "СПЕЦИАЛЬНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи

УДК 524.7:520.2/.8 52—16/—17:520.88

КНЯЗЕВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОИСКА ГОЛУБЫХ КОМПАКТНЫХ ГАЛАКТИК I ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗБРАННЫХ ОБЪЕКТОВ

(01.03.02— астрофизика, радиоастрономия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Архыз 1997

Работа выполнена в Специальной астрофизической обсерватории Российской Академии Паук

Научные руководители - кандидат физ.-мат. наук

Липовецкий В.A. (CAO РАН)

кандидат физ.-мат. наук Пустилышк С.A. (CAO РАН)

Официальные оппоненты - доктор физ.-мат. наук

Панчук В.Е. (CAO РАН)

- кандидат физ.-мат. наук Артамонов Б.П. (ГАИШ)

Ведущая организация

ГАО НАН Украины

Защита состоится "17" октября 1997 г. в часов на открытом заседании специализированного совета (шифр Д 003.35.01) по присуждению ученой степени доктора физико-математических наук при Специальной астрофизической обсерватории РАН (357147, Карачаево-Черкесская респ., Зеленчукский район, пос. Нижний Архыз).

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке CAO РАН.

Автореферат разослан "iE" ¿e^r^fë 1997 г

Ученый секретарь специализированного совета канд. физ.-мат. наук

Общая характеристика работы

Актуальность

Голубые компактные галактики (далее в тексте BCG) вызывают к себе особый интерес вот уже более четверти века после открытия двух BCG I Zw 18 (=Mrk 116) и II Zw 40 (Searle & Sargent 1972) с низким обилием тяжелых элементов. Этот класс объектов характеризуется низкой светимостью (Мя=-13та~-18то), малыми линейными размерами 1-10 кпк, голубым показателем цвета (В — V) от 0.1т до 0.5т, низкой металличностыо 0/H=(l/5Q-rl/3) О/Н®, высоким содержанием HI и часто наличием WR-особенностей в спектрах (Thuan & Martin 1981; Kunth & Sargent 1983, 1986).

В голубых компактных галактиках наблюдается одна или несколько гигантских областей НИ с исключительно сильным эмиссионным спектром. Эти области появляются в результате вспышки звездообразования, причем такая вспышка может вызвать увеличение интегральной яркости галактики до 2т и более, иногда охватывая практически все тело галактики. Наблюдательные факты однозначно свидетельствуют об образовании в BCG значительного количества массивных молодых ОВ-звезд. неоднократно высказывались гипотезы об эволюционной молодости самых мадометалличных галактик, приводились аргументы за и против (Thuan 1983; Thuan, Izotov, к Lipovetsky 1997).

Изучение свойств галактик, испытывающих первую вспышку звездообразования, принципиально важно по нескольким причинам:

1. Галактика в этой'фазе эволюции сохраняет многие свойства, характеризующие предыдущий этап ее существования, что позволяет получить важную наблюдательную информацию о процессах, происходящих при образовании галактик, и тем самым проверить основные концепции и модели этого процесса,

2. Поиск первичных галактик среди слабых и очень далеких объектов, испытывающих интенсивное звездообразование, пока не привел к большим успехам, и ожидаемая многочисленная по пуля-

ция таких галактик остается до сих пор необнаруженной. Этс наводит на мысль о некорректности некоторых базовых предста влений о типичных свойствах молодых галактик.

3. Эти галактики являются великолепной лабораторией для изучения процесса звездообразования в протогалактиках: эволюции массивных звезд, образовавшихся из вещества, близкого по химсоставу к первичному, коллективных эффектов воздействия ш межзвездную среду большого количества вспышек сверхновых \ ветра от массивных звезд.

Однако на сегодняшний день достаточно уверенно к таким га лактикам можно отнести лишь три BCG: самую известную ВСС I Zw 18, открытую более 25 лет назад; сравнительно недавно откры тую SBS 03-35-052 из выборки BCG Второго Бюраканского обзора i открытую в 1995 году галактику SBS 0335-052W, — что указывает на крайнюю редкость таких объектов.

Поиск и изучение молодых галактик, а также ряд других интерес ных и важных задач, связанных с исследованием BCG: изучение со держания химических элементов и истории обогащения химически ми элементами, и, в частности, оценка содержания первичного ге лия, изучение крупномасштабного распределения видимой матерш во Вселенной, построение функции светимости галактик для облает! слабых абсолютных величин, — приводит к необходимости созданю и изучения выборок этих галактик. Исследования выборок BCG, по строенных на основе фотографических обзоров с объективной приз мой: обзора университета Michigan, обзора университета Case, об зора. Tololo, и в особенности выборки BCG из Первого и Второго Бю раканских обзоров, — привели к открытию всех известных сегодня уникальных объектов, позволили изучить многие свойства BCG ка] класса карликовых галактик. Эти же исследования указали на необ ходимость проведения более специализированных обзоров по поиск; подобных объектов: обзоров новых больших областей неба (расши ряющих известные выборки по телесному углу) и обзоров, дости гающих более слабых предельных величин (охватывающих больши

расстояния).

Появление новых панорамных цифровых приемников на основе матриц ПЗС большого линейного размера, развитие вычислительных средств и существенное увеличение объемов носителей информации позволяет не только начать подобные обзоры, достигающие более слабых предельных величин, но и по новому подойти к проблеме создания выборок на основе цифровых обзоров — обзоров нового типа, в которых:

— цифровой вид получаемой и хранимой информации допускает автоматический поиск по специальным алгоритмам, исключающий субъективность отбора человеком объектов, входящих в выборку;

— использование автоматического поиска позволяет точно определить селекционные критерии и корректно определить предел полноты такого обзора.

Цель работы

Целью данной диссертации является:

1. Комплексное изучение физических характеристик и некоторых вопросов звездообразования в двух типах BCG: (1) — объектах с явными проявлениями в спектрах коллективного воздействия на межзвездную среду большого количества сверхновых и молодых горячих звезд; (2) — галактиках с низким содержанием тяжелых элементов, которые являются наиболее вероятными кандидатами в молодые галактики.

2. Проведение нового международного цифрового глубокого спектрального обзора. KISS (KPNO International Spectral Survey).

•3. Разработка высокоавтоматизированных систем сбора для б-м телескопа САО РАН и систем обработки различных спектральных и фотометрических данных.

Научная новизна

По результатам спектроскопии на 6-метровом телескопе кандидатов в эмиссионные галактики ио Второго .Бюраканского обзора (далее в тексте SBS) была создана большая выборка BCG, в. которую вошло значительное количество объектов с экстремально низким содержанием тяжелых элементов — кандидатов в молодые галактики. При дальнейшем изучении у ряда этих галактик были впервые обнаружены широкие малоконтрастные компоненты сильных спектральных линий, указывающие на быстрые движения газа. Эти движения происходят благодаря коллективному влиянию большого количества сверхновых и молодых горячих звезд. Детальная спектрофотометрия ряда этих галактик впервые позволила обнаружить уширение разных спектральных линий в зависимости от металличности.

Среди найденных новых галактик из этой выборки, галактика SBS 0335-052, наряду с галактикой I Zw 18, имеет самое низкое обилие кислорода среди более чем 500 BCG с известными обилиями тяжелых элементов. Впервые проведено детальное спектральное и фотометрическое исследование этой галактики, результаты которого недвусмысленно указывают на. ее эволюционную молодость. Это комплексное исследование также позволило обнаружить и провести детальное исследование еще одной галактики экстремально низкой металличности, формирующейся в том же водородном облаке системы SBS 03354)52.

Многолетние и многосторонние исследования BCG из SBS выборки позволили сформулировать цели и задачи нового цифрового обзора для поиска BCG, выделяющего объекты на «1.5-2.0™ слабее, по сравнению со всеми предыдущими обзорами с объективной призмой. Такой специализированный обзор с объективной призмой, узкополосным фильтром и ПЗС приемником выполняется впервые в мировой практике.

Создание выборки BCG и дальнейшие многосторонние детальные исследования отдельных галактик из этой выборки привели к необходимости обработки данных разного типа: спектров (одномерных

и двумерных), эшелле-спектров, прямых снимков. Анализ ситуации на 1989 год и перспективы развития компьютерного парка CAO РАН привели к пониманию необходимости установки в CAO РАН одной из стандартных систем редукции астрономических данных, используемых во всем мире. Впервые в мире был установлен MIDAS на персональном компьютере и была показана принципиальная возможность функционирования этой стандартной системы обработки астрономических данных на компьютерах данного класса,

Впервые на БТА была создана высокоавтоматизированная система сбора под управлением многопользовательской системы UNIX, позволяющая осуществить в процессе наблюдений: (1) минимальный диалог между наблюдателем и регистрирующей системой для снижения потерь наблюдательного времени и уменьшения числа ошибок; ¡2) проверку корректности значений вводимых наблюдателем параметров; автоматическую регистрацию всех возможных параметров, используемых для последующей редукции данных (параметры регистрирующей системы и телескопа, метеоусловия, географическое место, поясное время и др.); (3) оперативный контроль процесса, наблюдений и состояния приборов; (4) автоматическое ведение журна-та наблюдений; (5) получение выходных данных в международных стандартных форматах; (6) достаточно простую, автоматизирован-чую буферизацию результатов наблюдений.

Впервые в мировой астрономии была создана универсальная система сбора ПЗС-данных в среде стандартной системы обработки MIDAS, позволяющая проводить сбор при различных методах наблюдений (спектральных в модах "длинная щель" и "эшелле" и фотометрических) на различных телескопах, параллельную сетевую буферизацию данных и последующую их редукцию в одной среде.

Научная и практическая ценность работы

1. Приведенные в диссертации данные спектральных и фотометрических наблюдений голубых компактных галактик могут быть в дальнейшем использованы для:

• изучения групповых свойств самых молодых галактик;

• исследования процессов звездообразования в BCG;

• исследования физических характеристик звезд и их функции масс в галактиках с пониженным содержанием тяжелых элементов.

2. Данные обзора KISS могут быть в дальнейшем использованы для:

• поиска новых кандидатов в самые молодые галактики;

• изучения пространственного распределения карликовых галактик и его связи с распределением нормальных галактик;

• построения функции светимости карликовых галактик (Мв > -15го);

• исследования эволюции функции светимости галактик в зависимости от z;

• поиска групп галактик;

• изучения строения балджа нашей Галактики;

• поиска белых карликов, углеродных звезд, квазаров и других уникальных звездообразных объектов в полосе обзора;

• спектральной классификации звезд, найденных в полосе обзора.

3. Созданная автоматизированная система сбора 1024-канального счетчика фотонов (IPCS) в течение 2.5 лет позволила получить 1442 наблюдения по 50 научным программам за 113 наблюдательных ночей и буферизовать их. Пакет редукции IPCS-данных, созданный автором, позволил проводить полную их обработку любому оператору-астроному, имеющему минимальный навык общения с ЭВМ.

4. Система сбора ПЗС-данных используется в настоящее время для получения и буферизации различных типов спектральных и фотометрических данных 6-м и 1-м телескопов CAO РАН. За 1996 год данная система использовалась четырьмя различными методами наблюдений в течение 117 календарных ночей, и за первое полугодие 1997 года в течение 75 календарных ночей.

5. Ряд программ, созданных для обработки эшелле-спектров, полуденных с двумерным счетчиком фотонов в качестве детектора,

встроены в MIDAS, являются стандартными командами (пакет ECHELLEC) и используются сейчас мировым астрономическим сообществом.

6. Система обработки обзора KISS может быть использована для обработки данных новых спектральных обзоров подобного типа, проводимых с объективной призмой (или гризмой) и с ПЗС-приемником. Отдельные части этой системы могут быть использованы независимо для:

• астрометрических вычислений координат;

• оптических отождествлений каталогов, полученных в других диапазонах длин волн (радио и т.д.);

• вычисления коэффициентов перехода из инструментальной в стандартную фотометрическую систему;

в массовых многоапертурных фотометрических измерений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. По результатам спектрофотометрии выборки голубых компактных галактик (BCG) с низким содержанием тяжелых элементов на ошеяле-спектрометре 6-м телескопа CAO РАН и телескопе ММТ (США) обнаружено, что высокоскоростные движения газа в этих галактиках (результат кумулятивного воздействия взрывов сверхновых и ветра от массивных звезд) встречаются не менее, чем у 30% объектов. Это указывает на то, что феномен высокоскоростных движений газа является достаточно типичным для этих галактик.

2. По результатам комплексного исследования одной из наиболее малометалличных карликовьк галактик SBS 0335-052 получены убедительные доказательства того, что в этой галактике первое звездообразование произошло не ранее 100 млн.лет назад и таким образом этот объект является прототипом молодых галактик на космологических красных смещениях. Проведено оптическое отождествление и спектроскопия на БТА спутника SBS 0335-052,

карликовой эмиссионной галактики 0-335-052W — нового кандидата в молодые галактики.

3. Разработка систем сбора общего пользования для: 1024-канального счетчика фотонов (IPCS) телескопа БТА и для всех типов ПЗС-приемников БТА. Пакеты редукции данных в среде MIDAS для: обработки эшелле-спектров умеренного разрешения и обработки спектров, полученных на 1024-канальном счетчике фотонов.

4. Оригинальная методика наблюдений и обработки данных глубокого спектрального обзора KISS. Алгоритмы, программы и структуры данных для обработки данных обзора.

•5. Наблюдательный материал для 102 полей обзора. Результаты тестирования пакета редукции и автоматического выделения эмиссионных кандидатов на основе обработки 5 полей обзора, сравнение результатов с существующими данными: (1) фотометрия в фильтрах В и V, (2) астрометрия, и (3) морфологическая классификация объектов из полосы обзора; (4) получение списка кандидатов для последующей спектроскопии.

Личный вклад автора

По пунктам 1 и 2 вклад автора, одинаков со вкладом соавторов работ. По пункту 3: вклад автора одинаков со вкладами Шергиныма. B.C. и Липовецкого В.А. при установке MIDAS на персональном компьютере; при создании системы сбора спектрофотометрического комплекса БТА в фокусе Нэсмит-1 автором было создано 80% программ верхнего уровня пользовательского интерфейса системы сбора данных с 1024-канального счетчика фотонов и 30% программ нижнего уровня пользовательского интерфейса; вклад автора является определяющим в разработке и написании, всех программ и командных файлов в MIDAS при создании системы сбора для ПЗС (пакет NICE); вклад автора одинаков со вкладом Шергина. B.C. при создании программ обработки эшелле-спектров низкого разрешения с двумерным счетчиком фотонов в качестве приемника, автором была полностью разработана методика обработки этих данных; пакет SCANER для

обработки данных 1024-канального счетчика фотонов был полностью юздан автором. По пунктам 4 и 5 вклад автора одинаков со вкладами Ъшовецкого В.А. и Salzcr J.J. при разработке методики наблюдений I получении наблюдательного материала и является определяющим ipn разработке пакета редукции данных обзора KISS, его тестировании и обработке данных.

Апробация работы

Основные результаты диссертации изложены в печатных работах 1-13], докладывались на конференциях:

1. "Physical Processes in Fragmentation and Star Formation" (France, 1990).

2. "4-th ESO/ST-ECF Data Analysis Workshop" (ESO, Germany, 13-14 May 1992).

3. "The Feedback of Chemical Evolution on the Stellar Content of Galaxies" (Meudon, France, June 1992).

4. AAS Meeting (Minnesota, USA, 21-25 May, 1994).

5. Annual Meeting of Astron. Geselschaft (Potsdam, Germany, 26-30 September 1994).

6. 11-th IAP Colloquium "Interplay between Massive Star Formation, ISM and Galaxy Evolution" (Paris, France. July 1995).

7. II международной конференции по космофизике "Космион-96" (Москва, Май-июнь, 1996).

8. IAU Symposium No. 179 "New Horizons from Multi-Wavelength Sky Surveys" (Baltimore, USA, August 26-30, 1996).

9. Конференции, посвященной 30-летию CAO (Н.Архыз, октябрь 1996).

Результаты докладывались также на общих семинарах и конкурах научных работ САО РАН, семинарах Национальной Оптической астрономической Обсерватории (США), семинаре Боло некого Уни-ерситета. (Италия), семинарах Астрофизического Института Потс-ама (Германия), семинаре Гамбургской Обсерватории (Германия),

семинаре Гайдельбергского Института Макса-Планка (Германия) и описаны в 7 научных отчетах CAO РАН [14-20].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения, списка цитируемой литературы из 291 наименования, списка рисунков, списка. таблиц и 4-х Приложений. Общий объем диссертации 202 страницы, в том числе 47 рисунков и 40 таблиц.

Содержание работы

Представленная диссертация является результатом работ, выполненных на протяжении 1989-96 гг.

Во Введении приводится обоснование актуальности работы. Сформулированы цель, задачи, новизна полученных результатов и основные положения, выносимые на защиту, кратко представлено содержание диссертации.

Первая глава носит обзорный характер. В ней приводятся основные характеристики BCG как подкласса, галактик с эмиссин-ными линиями (далее ELG), испытывающих сильную вспышку звездообразования. Дается обзор современного состояния исследований BCG. Кратко описаны важнейшие научные проблемы, связанные с изучением этим объектов: определение содержания первичного гелия, изучение коллективного воздействия вспышек сверхновых и молодых звезд на межзвездную среду, изучение молодых массивных звезд и звезд Вольфа-Райе, формирования и эволюции галактик, и Др.

■ Обсуждается проблема поиска молодых (первичных) галактик и одно из возможных ее решений — поиск и детальное исследование близких BCG, испытывающих первую вспышку звездообразования, а значит являющихся молодыми галактиками. Отмечается, что низкое содержание тяжелых элементов в галактике является необходи-

мым, но не достаточным условием ее эволюционной молодости. Формулируются наблюдательные критерии для поиска близких молодых галактик. Приводятся характеристики нескольких ВСС, которые, вероятно, можно отнести к галактикам в стадии их первой вспышки звездообразования.

Большое разнообразие свойств ВСв, важность этих объектов для изучения многих проблем физики и эволюции галактик и звездообразования естественно приводят к необходимости создания выборок этих галактик и изучения их групповых свойств. Однако, несмотря на довольно активную работу по созданию таких выборок за последние 15 лет, лишь некоторые из них можно использовать для изучения статистических свойств ВСС, изучения крупномасштабного распределения карликовых эмиссионных относительно нормальных галактик и построения функции светимости слабого конца для Мд > — 15т. Приводятся краткие данные но выборкам ВСв, имеющимся на сегодняшний день, методикам их создания и обзорам, на основе которых они создавались.

В заключении первой главы обосновывается необходимость проведения новых специализированных обзоров для поиска. ВСв, создания статистически полных выборок этих-объектов, детальных комплексных исследований отдельных уникальных ВСв для решения ряда астрофизических проблем.

Вторая глава посвящена описанию ряда систем сбора для 6-м телескопа БТА и систем редукции данных, в создании которых автор принимал активное участие или котрые были созданы им самостоятельно. Описанные системы использовались, в том числе, и для создания новых выборок ВСС и дальнейших детальных исследований объектов из этих выборок. Все описанные системы созданы в рамках единой концепции развития систем сбора и обработки для БТА, разработанной в 1990 году.'

Перспективы развития вычислительных средств в Специальной астрофизической обсерватории, в рамках данной концепции, указывали на необходимость установки одной из стандартных систем ре-

дукции на персональный компьютер (далее — PC). Описана первая в мире установка системы MIDAS на персональный компьютер и дальнейшее развитие этой работы, приведшей к стандартной установке системы MIDAS на PC под управлением операционной системы Linux (UNIX).

Описана система сбора спектрофотометрического комплекса БТА в фокусе Нэсмит-1, введенного в штатную эксплуатацию с конца 1992 года и предоставляющего различные варианты спектральных и/или фотометрических наблюдений. Данная система сбора являлась первой для оптического сектора CAO РАН, реализованной в среде UNIX, и была первой попыткой удовлетворить таким требованиям, предъявляемым к современным системам сбора, как:

1. Минимальный диалог между наблюдателем и регистрирующей системой в процессе наблюдений для снижения потерь наблюдательного времени и уменьшения числа ошибок;

2. Проверка корректности значений вводимых наблюдателем параметров;

3. Регистрация всех возможных параметров, используемых для последующей редукции данных (параметры регистрирующей системы и телескопа, метеоусловия, географические координаты обсерватории, поясное время и др.);

4. Обеспечение оперативного контроля процесса наблюдений и состояния приборов: надежная автоматическая диагностика текущего состояния всех составляющих системы регистрации и возможность быстрого устранения нештатных ситуаций;

5. Автоматическое ведение журнала наблюдений;

6. Получение данных в международных стандартных форматах (например, FITS);

7. Достаточно простая (в идеале — полностью автоматизированная) архивизация результатов наблюдений.

Для обработки спектральных данных, полученных на 1024-канальиол счетчике фотонов спектрофотометрического комплекса БТА, автором, был создан пакет обработки SCANER, работающий в среде

víIDAS. Кратко описаны шаги редукции и их алгоритмы.

Описывается пакет NICE для ПЗС-наблюдений в среде MIDAS, являющийся следующим шагом в развитии интегрированных систем бора данных на БТА. Данный пакет ко всем возможностям, отлаженным и проверенным на работе системы сбора спектрофотоме-рического комплекса БТА в Нэсмит-1, добавляет работу внутри тандартной системы MIDAS с использованием всех ее многочислен-ых возможностей по визуализации получаемых данных и дальней-1ей их редукции. Пакет построен таким образом, что: позволяет лег-з менять моды наблюдений (спектральные или фотометрические) в ечение ночи наблюдений; настраивается на новые типы ПЗС и по-воляет встраивать новые методы наблюдений; поддерживает FLEX-ормат имен выходных данных (Кононов 1995), зависящий от систем 5ора; поддерживает сетевую буферизацию получаемых данных. Детальная спектроскопия большой выборки BCG, созданной на :нове Первого и Второго Бюраканских обзоров, проводилась в >89-1993 годах на реконструированном эшелле-сиектрографе СП->1 с двумерным счетчиком фотонов (телевизионный измерительный ;етчик "Квант") в качестве приемника (Гажур, Клочкова. & Панче 1990; Клочкова & Панчук 1991). Особенности данных привели необходимости создания специальной методики обработки эшелле-ектров, полученных с двумерным счетчиком фотонов, а также со-ания ряда программ, отсутствующих в пакете ECHELLE системы IDAS, использующейся для обработки этих данных. Описываются зработанная методика и отдельные шаги редукции.

В Третьей главе диссертации представлены: I — результаты спектральных исследований BCG с малым содер-лием тяжелых элементов, имеющих в своих спектрах различные оявления коллективного воздействия сверхновых и молодых горя-х звезд на межзвездную среду (широкие малоконтрастные компо-ггы сильных эмиссионных линий водорода и/или кислорода и ха-стерные широкие эмиссии от звезд WR).

]дя 100 BCG с самыми сильными эмиссионными линиями выборки

ВСв из Первого и Второго Бюраканских обзоров были проведень: спектральные наблюдения на эшелле-спектрографе СП-161. Эти дан ные были использованы для анализа возможных индикаторов часты? вспышек сверхновых и звездного ветра в спектрах этих галактик. По лученные результаты показали, что: наиболее часто встречающейся особенностью быстрого движения газа являются широкие компонен ты сильных эмиссионных линий (зарегистрированы у 30% наблюда емых галактик); быстрое расширение газа в областях ионизованно го водорода в ВСО со скоростями в несколько сотен километров ; секунду скорее правило, чем исключение. Оценки показывают, чт кинетическая энергия высокоскоростного газа в ВСй значительн превосходит энергию отдельных сверхоболочек и сверхпузырей в Га лактике и Магеллановых Облаках, и сравнима с кинетической энер гией высокоскоростного газа, наблюдаемого в некоторых галактика со сверхвысокой светимостью в дальнем ИК-диапазоне (Нескшап с а]. 1990).

(2) — результаты комплексных исследований ВСС БВБ 0335-05: открытой на 6-м телескопе (Изотов и др. 1990; когоу е! а1. 1990 ■ имеющей экстремально малую металличность, близкую к металла ности галактики- I Ъ\V 18, и являющейся, на сегодняшний день, на1 более вероятным кандидатом в молодые галактики.

Проведены детальные комплексные спектрофотометрические и ф< тометрические исследования этого объекта, которые очень важны I нескольким причинам:

1. Прояснение вопроса эволюционного статуса этой галактики;

2. Детальное изучение содержания тяжелых элементов в такой м лометалличной системе может наложить ограничения на модел

. химической эволюции и нуклеосинтеза звезд малых металличн стей;

3. Изучение природы протяженного гало низкой поверхностной я кости, обнаруженного в работе ТЬиап, 1го1юу, & 1лроуе1зку (199 на НБТ-изображениях, полученных с фильтрами V и I.

Наши наблюдательные данные подтверждают предположение, ч'

3BS 0335-052 — это молодая галактика с возрастом ~ 108 лет, в ©торой происходит либо вторая кратковременная вспышка звеэдо-эбразования с продолжительностью < 107 лет, либо продолжается тервая вспышка звездообразования в виде волны звездообразования, распространяющейся в течение 108 лет.

(3) — оптическое отождествление на 6-м телескопе CAO РАН 0335-)52W — спутника галактики SBS 0335-052, также являющейся одним 13 наиболее вероятных кандидатов в молодые галактики.

Наблюдения галактики SBS 0335-052 на радиотелескопе VLA в лиши HI 21 см обнаружили очень большое облако нейтрального raía размером 64x24 кпк, вытянутое в направлении W-E. Оценка 1ассы нейтрального газа дает величину M#í-2-1O9M0, что значительно больше массы звездного населения или ионизованного газа ~107-108 М©). Структура газа этой уникальной и молодой карлико-ой галактики весьма необычна. Имеется два сильных, слегка разре-темых (с синтезированной диаграммой VLA 20"х15") пика плот-ости Ш, расположенных примерно симметрично относительно цен-ра всего HI-облака со взаимным расстоянием примерно 24 кик (84") руг от друга. Восточный пик практически совпадает по положению SBS 0335-052. Западный пик совпадает по положению с координа-ами слабой галактики (в дальнейшем именуемой 0335-052W), полу-енными из цифрового обзора неба (DSS). Спектр этого объекта, олученный на 6-м телескопе БТА, показал, что эти две галактики и I-облако составляют единую систему.

Из детального анализа спектрофотометрических и фотометриче-сих наблюдений следует, что 0335-052W относится к группе нио-шеталличных голубых компактных галактик. Обилие кислорода и еньшая эквивалентная ширина линии Н/? указывают на то, что те-тцая вспышка звездообразования в 0335-052W началась всего на ^сколько миллионов лет раньше, чем в S В S- 0335-052, а значит наи->лее верно предположение о практически одновременном возникно-:нии областей звездообразования в системе SBS 0335-052 в течение )следних 100 миллионов лет.

Дается краткое описание используемой спектральной и фотометрической аппаратуры, методики первичной редукции спектральной и фотометрической информации. Последующая обработка спектральной информации сводилась к определению параметров эмиссионных линий в спектрах галактик и определению по этим данным физических условий и химического состава газа в областях ионизованного водорода. Сравнением наблюдаемого и теоретического бальмеров-ских декрементов проводилось исправление за межзвездную экстинк-цию и линии поглощения, создаваемые звездами галактики в подстилающем континууме. В качестве модели области ионизованного водорода принята сферически симметричная фотоионизационная модель (случай В) с постоянной плотностью и центральным точечным источником ионизации.

В Четвертой главе диссертации описывается новый международный спектральный обзор KISS, начатый в марте 1994 года на 0.6-м телескопе Burrel Schmidt обсерватории NOAO (США).

Данный обзор сочетает часть методики традиционных обзоров, проводимых с фотопластинками и объективной призмой, а также новые возможности использования современных больших ПЗС-детекторов с высоким квантовым выходом и среднеполосных фильтров. Обзор охватывает область неба а=8^-ь17л, <5=+29°30' с общей площадью 100 кв.град, и совпадает с областями известных обзоров: CfA2 strip (Huchra et al. 1990) и CfA Century Survey (Kent, Ramella, & Nonino 1993), что важно для последующего изучения относительного пространственного распределения карликовых эмиссионных и нормальных галактик. В обзоре используется ПЗС-приемник размером 2048x2048 пикселей с полем зрения 67'х67' и двухградусная объективная призма. Специальный интерференционный фильтр, пропускающий спектральную область 4800-5500 Ä, блокирует ярчайшую линию ночного неба 5-577 А, что сильно уменьшает фон и позволяет выделять более слабые галактики.

Данная спектральная область позволяет выделять:

• эмиссионные галактики, имеющие линию [ОШ] 5007 А вплоть д(

красных смещений z=0.10;

• эмиссионные галактики с промежуточными z в диапазоне 0.290.47 по линии [ОН] 3727 Â;

• квазары в диапазоне z = 2.95-3.5 по линии Lya;

• квазары в диапазоне z = 2.1-2.5 по линии CIV 1550 А.

Целью обзора является создание выборки эмиссионных галактик 2LG), которая на 1.5-2m глубже всех известных выборок ELG. В мьнейшем, на основе данной выборки, планируется:

• изучение пространственного распределения карликовых эмиссионных галактик, и в частности сравнение с распределением нормальных галактик;

• поиск новых слабых галактик в пустотах;

• поиск новых BCG, имеющих экстремально низкую металлич-ность, вероятных молодых галактик типа SBS 0335-052 и I Zw 18;

• анализ функции светимости слабых галактик в области малых светимостей (М# > —15т).

В обзоре используются прямые снимки в В и V фильтрах, спек->альные изображения этих же полей, полученные с объективной )ИЗМой.-Использование панорамного приемника ПЗС автоматиче-II делает данный обзор цифровым и позволяет проводить объективную автоматическую классификацию и поиск интересущих объ-тов. Описан пакет редукции данных обзора KISS, созданный авто-iM и работающий в стандартной системе обработки MIDAS. Полная токовая схема редукции приведена на рис.1. Дано детальное описа-;е следующих шагов: создание двумерного континуума для прямых и ектральных изображений, фильтрация комбинированных прямых имков (J5+V) с использованием адаптивного фильтра (Lorenz et 1993), преобразование координат объектов, найденных на пря->м изображении к координатам этих объектов на спектральном ображении, поиск и классификация звезды/галактики всех объек-в на прямых снимках, астрометрическая привязка изображений и оведение массовой астрометрии, апертурная фотометрия прямых имков, извлечение одномерных спектров из двумерных спектраль-

ных изображений, поиск объектов с эмиссионными линиями.

Структура разнородной входной информации и необходиммость одновременного анализа всех имеющихся данных привели к созданию, на базе стандартных типов данных системы MIDAS, новой структуры данных — OBPR Database. Описывается выходная структура данных и разрешенные операции над ними, позволяющие производить поиск, копирование, удаление, дополнение данных, состоящих из MIDAS-таблицы и трехмерных изображений-архивов разног логической структуры.

На сегодняшний день получены данные для всей полосы обзора — 102 полей. Описаны наблюдения и редукция калибровочных изо бра жений, результаты обработки прямых и спектральных изображешп 5 полей, приведен каталог кандидатов. Для оценки точности астроме трии и фотометрии обработанных данных, проверки качества клас сификации звезды/галактики, результаты обработки полей в район северного Галактического полюса сравнивались с результатами не скольких обзоров, проводившихся в этой же области неба (Wiilme et al. 1996; Moreau et al. 1995).

Показано, что: (1) — типичная точность астрометрических изме рений составляет <0.5"; (2) — характерная внешняя точность фоте метрии (из сравнения с данными других обзоров) составляет <0.15' для i?=19ra; (3) — классификация галактики/звезды по прямым сшь\: кам для объектов с В=20.0-20.5го может быть ошибочна для 30% обт ектов, но надежна для объектов с более яркими величинами.

На разных этапах проведения обзора, создания пакета обработк данных и настройки алгоритмов поиска проводились пробные cnei тральные наблюдения эмиссионных кандидатов на телескопе ММ' (США), 1.5-м телескопе обсерватории F.Whipple (США) и 6-м тел скопе CAO РАН. Дается краткое описание результатов этих наблв дений. Спектроскопия двух KISS-полей, проведенная на 6-м телескоп показала, что кандидаты, выделяемые по отношению сигнал/шум Д1 эмиссионной особенности, найденной в спектре (далее в тексте SNR выше определенного порога (>6), являются (с вероятностью больп 70%) реальными эмиссионными объектами различных типов.

Рис. 1. Потоковая схема редукции данных обоора KISS

Для проведения дальнейшего анализа полученных данных было проведено исследование качества материала, полученного по спектрам с объективной призмой: точность измерения красного смещения, точность измерения эквивалентных ширин наблюдаемых линий и отношений потоков эмиссионных линий Fxtsoor/Fftp. Этот анализ был проведен для известных эмиссионных галактик и QSO, попадающих в полосу обзора. Описывается процедура построения дисперсионной кривой с использованием галактик Case обзора (Ugryumov et al. 1997; Gallego et al. 1996), сравнение характеристик эмиссионных линий для этих и других известных объектов из зоны северного Галактического полюса.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертации.

В Приложении к диссертации приводятся: таблицы с наблюдав мыми и скорректированными интенсивностями эмиссионных линий коэффициентами экстинкции, эквивалентными ширинами звездны: абсорбционных линий водорода, нескорректированным потоком в Н/ и эквивалентными ширинами линии Н¡3 для ряда голубых компактны: галактик, исследования которых описаны в третьей главе; таблищ с дополнительными сведениями о системе обработки KISS-данных; ] список кандидатов обзора KISS, выделенных в результате обработ ки. Выборка ограничена В=20.5™ и SNR=4.5. Для кандидатов прк ведены следующие параметры: условный номер галактики в обща списке, имя, координаты на эпоху В1950.0, величина В, показател цвета (В — У), класс звезда/галактика, SNR для найденной эмиссг онной особенности и другие имена найденной галактики (если он существуют). Также приведены: оценка красного смещения и предп< лагаемая несмещенная длина волны эмиссионных линий, по которы произведена оценка красного смещения, эквивалентная ширина, эти линий и отношение потоков эмиссионных линий F\bm-¡]F^p.

Публикации по теме диссертации

Основные результаты диссертации изложены в следующих работа.

1. Изотов Ю.И., Гусева Н. Г., Липовецкий В .А., Князев А .10.: S BS 0335052 голубая компактная карликовая галактика с рекордным дефицитом тяжелых элементов. — Астрой, жури., 1990. 67, с.682-689.

I. Izotov Yu.I., Guseva N.G., Lipovetsky V.A., Kniazev A.Yu., Stepa-nian J.A.: Unusual low heavy-element abundance found in the blue compact galaxy SBS 0335-052. — Nature, 1990, 343, N 6255, p.238-240.

i. Guseva N.G., izotov Yu.I., Kniazev A.Y., Lipovetsky V.A.: Evidences of supernovae in spectra, of blue compact galaxies with low heavy elements abundances. — Kinematics and Physics of celestial bodies, 1995, 11, p.87-95.

I. Izotov Yu.I., Dyak A.B., Chaffee F.H., Foltz C.R., Kniazev A.Yu., Lipovetsky V.A.: Spectrophotometry of blue compact galaxies with broad emission lines: evidence for high velocity gas motion. — Astro-physical Journal, 1996, 458, p.524-532.

. Shergin V.S., Kniazev A.Yu., Lipovetsky V.A.: New family of nonlinear filters for background subtraction of wide-field surveys. — Л-s-tronomische Nachrichten, 1996, 2, p.95-100.

. Пустильник С.А., Липовецкий В.А., Изотов Ю.И., Бринкс Э., Ту-ан Т.Х., Княоев А.Ю., Неизвестный С.И., Угрюмов А.В.: Обнаружение второго оптического компонента, в III облаке молодой карликовой галактики SBS 0335-052: новые данные по наблюдениям на 6-метровом телескопе, — Письма в А строк. Жури., 1997, 23, №5, с.350-353.

. Izotov Yu.I., Lipovetsky V.A., Chaffee F.H., Foltz C.B., Guseva N.G., Kniazev A.Yu.: SBS 0335-052, a probable nearby young dwarf galaxy: evidence pro and con. — Astro-physical Journal, 1997, 4T6, p.698-711.

Kniazev A.Yu., Salzer J., Lipovetsky V.A., Boroson Т., Moody J., Thuan Т., Izotov Yu.I., Herrero, J., Frattare, L.: KISS: A New Digital Survey for Emission-Line Objects. — Newsletter Working Group on Wide field imaging, IAU Comission 9, 1997, 9, p.5-10.

9. Kniazev A.Yu., Shergin V.S., Lipovetsky V.A.: MIDAS on small computers: reduction of low order echelle spectra, — ESO/ST-ECt Data Analysis Workshop, 1992, p.169-176.

10. Izotov Yu.I., Lipovetsky V.A., Guseva N.G.. Kniazev A.Yu.: Observational evidences of superbubbles in the blue compact galaxies. — in "The Feedback of Chemical Evolution on the Stellar Conten of Galaxies", eds. D.Alloin and G.Stasinska, 1992, p.134-137.

11. Salzer J., Lipovetsky V.A., Boroson Т., Thuan T.X., Izotov Yu.I. Kniazev A.Yu., Moody J.: A deep new CGD/objective-prism surve; for emission-line galaxies. — BAAS, 1994, 26, p.916.

12. Izotov Yu.I., Dyak A.B., Chaffee F.H., Foltz C.B., Kniazev A.Yu. Lipovetsky V.A.: Blue compact galaxies with broad emission lines evidence for high velocity gas motions, — in 11-th IAP Colloquium "Interplay between Massive Star Formation. ISM and Galax Evolution1995, Eds. D.Kunth et al., Editions Frontieres, 199c p.575.

13. Kniazev A.Yu., Salzer J., Lipovetsky V.A., Boroson Т., Moody J Thuan Т., Izotov Yu.I., Herrero, J., Frattare, L.: KISS: A New Digits Survey for Emission-Line Objects. — in- Proceeding of 179 sympc stum of IA V, 1996, p.500-503.

14. Зиньковский В.В., Князев А.Ю., Левитан В.И., Липовецкий В.А Назаренко А.Ф., Неизвестный С.И., Угрюмов А.В., Шергин В.С Система управления и сбора данных спектрофотометра в Несми: 1 ВТА. I.Общее описание. Отчет С АО, 1994, 221, с.1-16.

15. Князев АЛО., Неизвестный С.И., Липовецкий В.А., Угрюмс А.В.: Система управления и сбора данных спектрофотометра Несмит-1 БТА. II.Инструкция по наблюдениям. — Отчет С АС 1994, 222, с. 1-34.

16. Князев АЛО.: Система управления и сбора данных спектроф< тометра в Несмит-1 БТА. IV.Редукция сканнерных данных MIDAS. — Отчет С АО, 1994, 2 2 3, с. 1-28.

17. Князев А.Ю., Шергин B.C.: Операционная система Linux и сист ма обработки астрономических данных MIDAS в Linux. — On чет С АО, 1994, 226, с.1-10.

18. Кайсин С.С., Копылов A.M., Князев А.Ю., Шергин B.C.: ПЗС-фотометр для прямых снимков в первичном фокусе 6-метрового телескопа. — Отчет С АО, 1995, 238, с. 1-25.

19. Князев А.Ю., Шергин B.C.: CCD наблюдения в среде -MIDAS. Контекст NICE. Версия 1.0. — Отчет С АО, 1995, 239, с. 1-19.

20. Неизвестный С.И., Князев АЛО., Шергин B.C.: Инструкция по наблюдениям с СФК Н-1 в среде MIDAS. Контекст NICE. — Отчет С АО, 1996, 252, с.1-10.

Список литературы

i*. Гажур Э.Б., Клочкова В.Г., к Панчук В.Е.: Опыт работы с эшелле-спектрометром ЗЕБРА иа 6-метровом телескопе. — Письма в Астрономический журнал, 1990, 16, с.473-480.

!*. Изотов Ю.И., Липовецкий В.А., Гусева Н.Г., & Степанян Дж.А.: SBS 0335-052 — самая обедненная тяжелыми элементами голубая компактная карликовая галактика. — Письма в Астрон. Жури., 1990, 16, с.605-610.

*.- Клочкова В.Г., к Панчук В.Е:: Светосильный эшелле-спектро-метр среднего разрешения со' счетчиком фотонов (ЗЕБРА). — Препринт ОАО, 1991, №70, с. 1-27.

*. Кононов В.К.: Унифицированный формат представления наблюдательных данных (FLEX-стандарт). — Препринт С АО, 1995, № 111Т, с.3-21.

*. Gallego J., Zamorano J., Rego M., Alonso О., к Vitores A.G.: Observations of a complete sample of Ho emission-line galaxies. Long-slit spectroscopy of galaxies in UCM lists 1 and 2. — As-tron.Astrophys.SuppI., 1996, 120, p.323-356. Heckman T.M., Armas L.. к Miley G.K.: On.the nature and implications of starburst-driven galactic superewinds. — Astrophys. J. Sup pi. Ser., 1990, 74, №4, p.833-868.

Huchra J.P, Geller M..J, Lapparent V, & Corwin H.G.: The CfA redshift survey - Data for the NGP +30 zone. — Astrophys. J.Suppl, 1990, 72, p.433-470.

8\ Kent S.M., Ramela M. k Nonino M.: A small drift scan survey fo galaxies in the northern sky. — Astron.J., 1993,105, № 2, p.393~40£ 9*. Kunth D., k Sargent W.L.W.: Spectrophotometry of 12 metal-poo galaxies: implications for the primordial helium abundance. — As trophy s, J,, 1983, 273, p.81-98.

10*. Kunth D., k Sargent W.L.W.: I Zw 18 and the existence of very metf poor bluecompact dwarf galaxies. — Astrophys.J., 1986,300, p.496

11*. Lorenz H., Richter G.M., Capaccioli M., k Longo G: Adaptive filterin in astronomical image processing. — Astron.Astrophys., 1993, 271 p.321-330.

12*. Moreau 0., k Reboul H.: Systematic search for UV-excess quasi candidates in 40 square degrees at the North Galactic Pole. — Astron.Astrophys.Suppl, 1995, 111, p.169-182.

13*. Searle L., & Sargent W.L.W.: Inferences from the composition of tw dwarf blue galaxies. — Astrophys.J.. 1972, 173, p.25-33.

14*. Thuan T.X.: Blue compact dwarf galaxies. II Near-infrared studii and stellar populations. — Astrophys.J., 1983, 268, p.667-682.

15*. Thuan T.X., k Martin G.E.: Blue compact dwarf galaxies. I. Neutr. hydrogen observations of 115 galaxies. — Astrophys.J., 1981, 24' p.823-848.

16*. Thuan T.X., Izotov Yu.L, & Lipovetsky V.A.: Hubble Space Telesco} observations of the blue compact dwarf SBS 0335-052: a probab young galaxy. — Astrophys.J., 1997, 477, p.661-667.

17*. Ugryumov A.V., Pustilnik S.A., Lipovetsky V.A., Izotov Yu.I., Richter G.: Spectra] survey of Case emission-line galaxies with 6-Russian telescope. — Astron.Astrophys.Suppl., submitted, 1997.

18*. Willmer C.N.A., Koo D.C., Ellman N., Kurtz M.J., k Szalay A.S.: medium-deep survey of a minislice a1 11 ^ '' '"ale. II.T:

data, — Astrophys.J.Suppl, 1996.

499.