Звездообразование и кинематика газа в дисковых галактиках

Сахибов, Фируз Халимович

Звездообразование и кинематика газа в дисковых галактиках тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Сахибов, Фируз Халимович АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.03.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по астрономии на тему «Звездообразование и кинематика газа в дисковых галактиках»

Автореферат диссертации на тему "Звездообразование и кинематика газа в дисковых галактиках"

МОСКОВСКИМ государственный университет им. М.В. ЛОМОНОСОВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

им. П.К. ШТЕРНБЕРГА

На правах рукописи УДК 524.7-8

САХИБОВ ФИРУЗ ХАЛИМОВИЧ

ЗВЕЗДООБРАЗОВАНИЕ И КИНЕМАТИКА ГАЗА В ДИСКОВЫХ ГАЛАКТИКАХ

(01.03.02, астрофизика)

Автореферат диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Институте астрономии Российской академии наук

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук

А. В. Засов

-доктор физико-математических наук Ю.Н. Ефремов

- доктор физико-математических наук А.В. Тутуков

Ведущая организация: - Астрокосмический центр Физического Института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва

Защита состоится 3 марта 2005 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, шифр501.001.86.

Адрес: 119992, Москва, Университетский проспект, 13,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга при МГУ (Москва, Университетский проспект, 13)

Автореферат разослан 31 января 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

СО. Алексеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность проблемы. Работа посвящена проблеме образования звезд в дисках галактик, стоящей на пересечении основных направлений развития астрофизики таких как спиральная структура галактик, начальная функция масс (НФМ), образующихся звезд, история скорости звездообразования в дисках (СЗО), химический состав вещества, из которого формируются звезды, физика межзвездный среды. Хорошо известно, что звезды не. рождаются в одиночку, а группами. Поэтому, от истории СЗО и НФМ зависят основные характеристики комплекса звездообразования (КЗО): его интегральная светимость, распределение энергии в спектре, светимость в эмиссионных линиях газа. С другой стороны, история СЗО и НФМ в отдельных КЗО зависят от локальных и глобальных свойств галактики: плотность, угловой момент, спиральная волна плотности и т.д. через процессы фрагментации протозвездных облаков. Таким образом, история СЗО и НФМ связывают эволюцию звезд с эволюцией галактики. Очевидна также взаимосвязь между звездообразованием в дисках и феноменом спиральной структуры: молодые звезды, НИ области и КЗО сконцентрированы в спиральных рукавах. Спиральная волна плотности вызывает ударную волну в газе, которая в свою очередь должна способствовать образованию звезд. Ударная волна в газе является своеобразным триггерным механизмом звездообразования. Степень сжатия газа определяется скоростью втекания газа в спиральный рукав. Чем выше скорость, тем больше степень сжатия газа, тем интенсивнее процесс звездообразования и выше светимость галактики. Величина скорости втекания газа определяется разницей между скоростью вращения вещества в диске и скоростью вращения спирального узора. Так как вращение вещества в диске дифференциальное, а спиральный узор вращается твердотельно, то скорость втекания газа в спиральный рукав, и, тем самым, ход по радиусу степени сжатия газа в спиралях является функцией расстояния до центра галактики. В области твердотельного вращения, где скорость вещества превышает скорость вращения спирального узора, скорость втекания газа в рукав монотонно растет, достигает максимума, а затем падает до нуля в области, где скорость вещества в диске и скорость вращения спирального узора совпадают, в области радиуса коротации.

Факт кольцевого распределения величины скорости звездообразования (СЗО) в галактических дисках хорошо известен. Поверхностная плотность СЗО сначала монотонно растет по мере удаления от центральной области галактики, достигает максимума, а затем падает по мере приближения к периферии оптического диска.

концами оптических спиральных рукавов, в которых происходит звездообразование, многие исследователи (Лин, 1970, Шу и др., 1971; РобертС и др. 1975; Рольфе, 1977, Кении и др., 1992; Жанг и др., 1993) связывали кинематику волны плотности со звездообразованием. Элмегрин и др. (1989) идентифицировали коротационный резонанс с изломом в звездном спиральном узоре. В своей работе Кепа и Бекман (1990) связывали радиус коротации с минимумом распределения по радиусу галактик индекса эффективности формирования массивных звезд. Введенный ими индекс эффективности звездообразования основан на отношении плотности потока ионизирующих квантов от массивных звезд к плотности нейтрального водорода Ш. Наконец, в недавно предложенном методе изохронной диагностики кинематики волны плотности (Ой и др., 2003), предполагается, что звездообразование вызвано спиральной волной плотности, пространственное положение которой совпадает с положением самых молодых HII-комплексов.

Остается актуальной проверка самой гипотезы о взаимосвязи между волной плотности и звездообразованием в галактических дисках, которая должна основываться на сопоставлении независимо определенных кинематических величин с наблюдаемым распределением скорости звездообразования в галактиках. Исследование кинематики газа и звездообразования в галактических дисках является одним из путей выявления и описания связей между этими процессами.

Чтобы непосредственно сравнить скорость втекания газа в спиральный рукав, или амплитуду гравитационного потенциала спиралей, или величину скачка плотности в газе, также как и положение коротационного резонанса с распределением темпа звездообразования в диске требуется знать, с одной стороны, поле спиральных возмущений скорости, вызванное волной плотности, с другой стороны, - радиальный профиль функции звездообразования в галактическом диске. Пекулярные движения газа, вызванные волной плотности, могут быть определены из анализа наблюдений двухмерного поля скоростей газа в диске. Определение и исследование начальной функции масс в молодых комплексах звездообразования (гигантских областях НИ) на основе многоцветной UBVRHc фотометрии и спектроскопии позволяет получить радиальный профиль поверхностной плотности скорости звездообразования в дисках галактик.

дисках с помощью пространственного Фурье анализа, получил применение и развитие в работах группы российских авторов по выявлению новых структур в спиральных галактиках (см. обзор Фридман и Хоружий, 2003). Для нашей Галактики, оценки динамических параметров волны плотности были получены из анализа локального поля скоростей в волне плотности по движению звезд (Крезе и Меннессье, 1973; Мишуров и др., 1979).

Впервые также, нами был развит метод инверсии интегральных цветов комплексов звездообразования в параметры начальной функции масс, режима и скорости звездообразования (Сахибов и Смирнов, 2000, 2001). Различают два основных подхода для решения этой задачи. Первый, это метод эволюционного популяционного синтеза, который рассчитывает спектральную эволюцию звездного скопления на базе теории эволюции звезд, звездных спектральных библиотек при заданных параметрах НФМ, скорости (режиме) звездообразования и химической эволюции (Тинсли, 1972; Ларсон и Тинсли, 1978; Фиок и др., 1997: Бруцуал и Шарло, 1993; Лайтерер., 1999 и ссылки в них). Результаты метода зависят от принятых треков эволюции звезд, НФМ и режима звездообразования, В рамках сделанных предположений вариации цветов в областях звездообразования относят обычно к вариациям возраста, химсостава и внутреннего поглощения света.

Второй подход - это метод синтеза звездного населения на базе наблюдаемых характеристик звезд и звездных скоплений или метод эмпирического популяционного синтеза (Спинрад и Тейлор, 1971; Бика, 1978; Пелат, 1998; Бойссон и др., 2000). Наибольшее развитие этот метод получил при вычислении синтетических спектров галактик с использованием эмпирически построенных спектров звездных скоплений (Бика, 1978; Бика и Аллуа, 1987; Шмидт и др. 1991; Бонатто и др., 1995,2000; Сид Фернандес и др., 2001 и ссылки в них). Основной проблемой метода эмпирического популяционного синтеза является неоднозначность решения, так как необходимо решить сильно вырожденную алгебраическую систему уравнений. В последние годы достигнут значительный прогресс в преодолении неоднозначности решения эмпирического популяци-онного синтеза. Помимо сокращения числа элементов с 35 до 12 (Бика и Аллуа, 1987), использования показателей цвета в звездном континууме (Бонатто и др., 2000), расширения наблюдательной базы звездных скоплений в область далекого ультрафиолета (Бонатто и др., 1995), была сформулирована и формализована процедура статистического анализа для нахождения наиболее вероятного решения (Сид Фернандес и др., 2001).

Наш подход можно характеризировать как дальнейшее развитие, расширение метода эволюционного синтеза, примененный к молодым комплексам звездообразования (КЗО - гигантским зонам НП) во внешних галактиках. Расширение относится к применению эмпирической связи между возрастом и размером области звездообразования, впервые установленной Ефремовым и Эл-мегрином (1998), наряду с комплексным многопараметрическим анализом рас-

пределения энергии в спектре КЗО, по сути инверсии показателей цвета в параметры начальной функции масс звезд и истории звездообразования в комплексе. В этом состоит существенное отличие нашего подхода от выше перечисленных, в основе которых лежит метод мультивариационного анализа - согласование синтетических модельных цветов путем вариаций свободных параметров. В нашем подходе свободные параметры (например химсостав, поглощение света) не варьируются, а фиксируются наблюдениями. Применение эмпирического соотношения между возрастом и размером комплекса звездообразования в качестве дополнительного ограничения позволило снять вырождение задачи, состоящего в том, что различным режимам (историям) звездообразования при разных НФМ соответствуют одинаковые интегральные цвета (Скало, 1986). Использование эмпирической зависимости возраст - размер, наряду с моделями эволюционного синтеза при определении параметров звездообразования позволяет характеризовать данный подход как эмпирический эволюционный синтез. Наиболее доступными для изучения звездного состава и его эволюции методом эмпирического эволюционного синтеза являются молодые комплексы звездообразования в спиральных и неправильных галактиках.

Представленный метод эмпирического эволюционного синтеза является интегральным, непрямым методом. Имея несколько худшую точность, по сравнению с прямыми подсчетами звезд, метод позволяет определить не только наклон НФМ, но и ее верхний предел масс, а также возраст и режим звездообразования для большего числа объектов в удаленных галактиках, недоступных для прямых звездных подсчетов. Подобная процедура полезна для изучения систематических свойств КЗО в различных галактиках при различных физических условиях. Связи между характеристиками звездообразования в отдельных комплексах и свойствами, как локальными, так и глобальными, материнской галактики являются основой для построения эмпирической модели эволюции галактики.

Оба наших метода позволили дать количественное описание исследованных процессов на основе результатов наблюдений лучевых скоростей и многоцветной фотометрии и спектроскопии комплексов звездообразования в дисках галактик. В этом состоит одно из существенных отличий развитых нами методов от многочисленных тестов спиральных волн плотности в галактиках (Бёртон, 1973; Линблад 1974; Вилен, 1977; Тумре, 1977; Калнайс, 1978; Висер, 1980, 1980а) и начальной функции масс в комплексах звездообразования (см. обзоры Скало, 2000,2001).

Моделирование различных аспектов эволюции галактик очень популярно в современной астрофизике (Тутуков, 2002 и ссылки в статье). Определенные независимо друг от друга характеристики звездообразования и кинематики спиральной волны плотности являются наблюдательной основой для поиска связи между этими аспектами, могут быть использованы для построения эмпирической модели эволюции галактики, охватывающей ее фотометрическую,

динамическую и химическую стороны. Вопросы зависимости звездообразования от химсостава, от морфологического типа материнской галактики, вопрос о количестве лаймановского излучения, свободно покидающего комплексы и ионизующего диффузный межзвездный газ, имеют самостоятельный интерес и остаются по-прежнему актуальными.

Цель диссертации.

В работе преследовались следующие основные цели.

1. Разработка метода анализа наблюдаемого двухмерного поля лучевых скоростей в галактическом диске с целью определения типов и величин некруговых пекулярных скоростей безотносительно их происхождения, вне рамок какой либо постулированной теории.

2. Интерпретация полученной картины некруговых движений в дисках исследованных галактик в рамках теории спиральной волны плотности. Разработка метода определения коротационного радиуса галактики.

3. Многоцветная фотометрия комплексов звездообразования (КЗО - гигантских областей Н11) в 6 спиральных галактиках (N00 1068, 4051, 4449, 4490, 4631, 4656) по снимкам, полученным в 1966-1981 гг. И.И. Проник и ее коллегами в Крымской обсерватории и любезно нам предоставленным для дальнейшей обработки и изучения. Компиляция и редукция обширного, но разрозненного наблюдательного материала о распределении энергии в спектрах молодых звездных скоплений в галактиках

4. Разработка метода определения начальной функции масс и истории скорости звездообразования во внегалактических комплексах звездообразования на основе многоцветной фотометрии и спектроскопии этих объектов.

5. Выявление и анализ систематических свойств КЗО в различных галактиках при различных физических условиях, поиск связей как между внутренними характеристиками звездообразования в отдельных комплексах, так и связей между параметрами НФМ, СЗО и свойствами (локальными и глобальными) материнской галактики.

6. Выявление связей между звездообразованием и кинематикой газа в дисках спиральных галактик

Научная новизна.

В работе впервые сделано следующее.

1. Впервые применен метод Фурье анализа азимутального распределения лучевых скоростей в кольцевых зонах удаленных на различные расстояния от центра для внешних галактик, с целью выделения некруговых пекулярных скоростей в дисках.

2. Разработан метод определения положения коротационного резонанса, основанный на пространственном Фурье анализе двухмерного поля лучевых скоростей газа в галактическом диске.

3. Впервые выявлены радиально симметричные движения в дисках спиральных галактик.

4. Впервые наблюдательно показано и количественно описано одновременное сосуществование нескольких мод спиральной волны в галактических дисках, которое проявляется в асимметрии поля пекулярных скоростей. Объяснена природа овальной дисторсии внутреннего диска.

5. Скомпилирован каталог многоцветной фотометрии внегалактических 575 КЗО в 33 галактиках, редуцированный к стандартной UBVR системе.

6. Получено эмпирическое соотношение между величинами поглощение света в звездном континууме и поглощения излучения газа , на основе сравне-

v v

ния поглощения излучения звезд и газа в комплексах звездообразования в МЗЗ, BMO И NGC 2403

7. Построена полуэмпирическая модель излучения газа в КЗО с целью учета вклада газового излучения в полосы звездного континуума. Получено, что вклад газа в поток в полосах U, В, V не превышает обычно 5% от полной величины потока.

8. Разработан метод определения начальной функции масс и истории скорости звездообразования во внегалактических комплексах звездообразования на основе многоцветной фотометрии и спектроскопии этих объектов.

9. Впервые получены оценки параметров НФМ и истории СЗО для крупной выборки из 101 КЗО в 18 галактиках единым методом, КЗО с взрывным режимом звездообразования отделены от комплексов с непрерывной историей звездообразования на модельно независимых диаграммах цвет - светимость, цвет-цвет, химсостав - светимость.

10. Показана не универсальность начальной функции масс во внегалактических комплексах звездообразования.

11. Показано, что звездообразование зависит от химсостава исходного газа. Для группы «взрывных» КЗО имеют место статистические зависимости с коэффициентами корреляции r=0.6-0.7 между характеристиками звездообразования и химсоставом газа. Верхний предел масс звезд во «взрывных» КЗО падает с ростом химсостава, то есть, чем ниже содержание тяжелых элементов, тем массивнее звезды могут сформироваться.

12. Показано, что звездообразование зависит от морфологического типа галактики. Для группы комплексов с взрывным режимом звездообразования показано, что в галактиках более раннего типа наблюдаются КЗО в среднем большего возраста и большей светимости.

13. Показана взаимосвязь между кинематикой спиральной волной плотности и темпом звездообразования в дисках NGC 628 и NGC 6946.

14. Показано, на примере галактики М33, что с помощью построения радиального распределения величин пространственных рассовмещений подгруппы экстремально молодых О-звезд и НИ областей с подгруппой более старых В звезд

без ионизованного газа можно определить положение коротационного радиуса в галактическом диске.

15. Показано, что современный темп звездообразования достаточен для формирования наблюдаемых «экспоненциальных» дисков галактик.

Практическая и научная значимость

Результаты, изложенные в данной диссертации помогли ответить на ряд важных вопросов, связанных с проблемой звездообразования и ее взаимосвязи с проблемой спиральной структуры в галактических дисках. В частности, показана не универсальность НФМ в комплексах звездообразования, зависимость звездообразования от химсостава и типа материнской галактики. Получено прямое (не косвенное) доказательство обусловленности звездообразования кинематикой спиральной волны плотности.

Практическая ценность работы состоит в том, что впервые предложенный в середине восьмидесятых годов метод пространственного Фурье анализа наблюдаемого поля лучевых скоростей был успешно применен многими авторами для проверки различных теорий происхождения того или иного типа некругового движения в галактиках, получил применение и развитие в работах группы российских авторов (см. обзор Фридман и Хоружий, 2003) по восстановлению полного поля скоростей в галактических дисках и открывших новые структуры в спиральных галактиках, способствовал существенному прогрессу в изучении спиральных галактик Метод инверсии интегральных цветов КЗО в параметры звездообразования открывает широкие возможности для определения НФМ в комплексах звездообразования и будет находить практическое применение по мере накопления наблюдательных данных для получения НФМ в различных галактиках Наблюдательные определения НФМ и ее возможных вариаций в пространстве и во времени накладывают фундаментальные ограничения на теории звездообразования, дают понять как функция масс рождающихся звезд зависит от локальных и глобальных параметров галактик Результаты, изложенные в диссертации, могут найти применение при построении полуэмпирических моделей эволюции галактик. Результаты исследования имеют большое значение для теорий звездообразования, спиральной структуры галактик, химической эволюции галактик, динамики галактик и теории образования и эволюции галактик

Апробация результатов.

Основные результаты диссертации апробированы на семинарах ГАИШ МГУ, Института астрономии РАН, Института астрофизики АН Таджикистана, Индийского Института астрофизики в Бангалоре, Института фундаментальных исследований им Тата в Бомбее, Лаборатории физических исследований в Ахме-дабаде, Астрономического отделения Хайдарабадского университета, (Индия, 1990) Астрономического отделения университета им Гете во Франкфурте на

Майне (Германия, 1998,2000), Института астрономии им. Макса Планка в Гей-дельберге (Германия, 1999, 2001), на всесоюзной астрофизической школе «Современные проблемы астрофизики» в Анапе (1983 и 1986 гг), на заседаниях рабочих групп Галактики и Межзвездная среда, в Москве и Абастуманской АО (1984 и-1986 гг.), на 19 Генеральной ассамблее MAC в Дели (1985), на Азиатско-тихоокеанской конференции MAC в Пекине (1987), на симпозиуме MAC в Гааге (1994), на 33 симпозиуме Европейского космического агентства "Star foimation from the small to the large scale" в Нордвайке (Нидерланды, 1999), на первой и третьей Европейских конференциях "The Evolution of galaxies" в Гранаде (Испания, 2000) и в Киле (Германия, 2002), на симпозиуме MAC № 207 "Extragalactic star clusters" в Пуконе (Чили, 2001).

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 20 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата. В ряде работ роль автора является ведущей, участие соавторов в постановке задач и заключительном анализе результатов равное, все компьютерные коды разработаны автором, представление почти всех результатов также произведено автором. Измерение снимков 211 КЗО в 6 галактиках произведено Смирновым М.А., вся дальнейшая обработка измерений 211 КЗО произведена автором диссертации. В список положений выносимых на защиту, включены лишь те результаты и выводы, в которых вклад автора был основным или равным вкладу соавторов

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем диссертации 265 страниц текста, включая 54 рисунка, 21 таблицу и списка литературы из 246 наименования. Отдельным приложением представлены каталог многоцветной фотометрии 575 внегалактических КЗО в 33 галактиках и список 101 КЗО в 18 галактиках с полученными оценками параметров НФМ, возраста и режима звездообразования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Метод исследования кинематики газа в спиральных галактиках

Кратко излагается история развития наблюдений 2-мерных полей скоростей, основные результаты, использованный в работе наблюдательный материал. Обсуждается и анализируется вклад различных типов некруговых движений в наблюдаемую лучевую скорость. Излагается метод пространственного Фурье анализа наблюдаемых лучевых скоростей в галактическом диске, излагаются

методы учета радиально симметричных движений в диске и определения геометрических параметров галактического диска. Выводится условие для определения коротационного резонанса из наблюдений.

Глава 2 Некруговые движения газа в галактиках NGC 3031, NGC 2903, NGC 925, NGC 628 И NGC 6946

С помощью Фурье анализа азимутального распределения лучевых скоростей в кольцевых зонах удаленных на различные расстояния от центра и полученных величин коэффициентов Фурье a„(R), bn(R) вплоть до третьей гармоники (n=0,1,2,3) определены ориентация в пространстве (наклон i и позиционный угол РА большой оси диска) и систематические скорости галактик. Получены «чистые», то есть свободные от возмущений, вносимых спи-ральной структурой, кривые вращения и радиальные функции некруговых скоростей для галактик NGC 628, NGC 925, NGC 2903, NGC 3031, NGC 6643, NGC 6946. Интерпретация некруговых скоростей с помощью линейной теории волн плотности позволила определить главные характеристики спиральной структуры, такие как положение коротационного и линбладовских резонансов в исследованных галактиках. Для галактик с туго закрученным узором (/ísio") были уточнены также величины углов закрутки.

В галактиках NGC 925, NGC 2903, 3031 (М81) выявлено радиально симметричное движение газа со скоростью 5- 20 км/с. Подобные движения были предсказаны теоретически в работе (Охниши, 1973) и обоснованы для развития и поддержание наблюдаемых магнитных полей в дисках галактик (Любов и др.,1986; Мосс и др., 2000). Кроме наших случаев, крупномасштабное радиаль-но симметричное течение газа обнаружено наблюдательно по направлению к центру галактики NGC 2403 со скоростью 10-20 км/с (Флатернали и др. 2001) и в галактике NGC 1068 по направлению от ее центра (Шимерер и др. 2000).

Асимметричность поля некруговых скоростей, вызванная первой модой (т=1) спиральной волны ПЛОТНОСТИ встречается в спиральных галактиках часто (Ноурдермеер и др., 2002). Во всех нормальных спиральных галактиках, исследованных нами, первая мода явно проявилась в обнаруженной радиальной зависимости нулевого коэффициента Фурье ao(R). Только в галактике с перемычкой NGC 925 первая мода отсутствует, или очень слабая. Открытие первой моды двух рукавных спиралях естественным образом объясняет феномен овальной дисторсии, отмеченный Босма (1978), в большинстве исследованных им галактик. Отметим, что параметры первой моды, оценивались нами из величины постоянного члена ao(R), так как во вторую гармонику Фурье могут давать вклад также скорости поперек диска галактики (Фридман и Хоружий, 2003).

Коротационный радиус в исследованных галактиках в основном находится вблизи концов видимых в оптическом диапазоне спиральных рукавов. Только в галактике с перемычкой NGC 925 радиус коротации находится на границе области занимаемой баром и угловая скорость вращения спирального узора

совпадает с угловой скоростью вращения перемычки. Так как исследованная область лежит за радиусом коротации, то первая мода не должна здесь заметно проявиться .(Элмегрин и др. 1991.; Канзиан, 1993.). Совпадения конца перемычки с началом спиральных ветвей, так же как с положением радиуса корота-ции, указывает, по видимому, на то, что в галактиках с перемычкой бар играет существенную роль в формировании спиральной структуры. Теория волн плотности предполагает положение коротационного резонанса именно в области окончания перемычки (Контопулос, 1981).

Для всех исследованных галактик получен радиальный профиль скорости втекания газа в спиральный рукав. От скорости втекания газа в рукав зависит его степень сжатия и формирование ударных фронтов в рукаве, от чего, в свою очередь, зависит процесс звездообразования в рукавах.

Глава 3. Многоцветная фотометрия и спектрофотометрия комплексов звездообразования в спиральных и неправильных галактиках для исследования параметров звездообразования. Наблюдательный материал и редукции.

Представлены результаты фотометрических измерений КЗО в галактиках NGC 1068, 4051, 4449, 4490, 4631, 4656 по материалам наблюдений в КрАО в период с середины 60-х по начало 80-х годов и предоставленных нам группой профессора И.И. Проник. Проведена компиляция и сравнительный анализ около 900 фотометрических измерений КЗО в 49 галактиках, проведенных различными авторами в разные годы с помощью разных инструментов. Все полученные и собранные данные редуцированы к стандартной фотометрической системе. Составлен каталог показателей цвета, редуцированных к стандартной фотометрической системе UBVR для 575 внегалактических КЗО в 33 галактиках.

Построена полуэмпирическая модель излучения газа в КЗО с целью учета вклада газового излучения в полосы звездного континуума. Вклад эмиссионных линий газа в полосах U, В, V не превышал обычно 5% от полной величины потока Даже в случае NGC 4038/39 -системе взаимодействующих галактики со вспышкой звездообразования вклад эмиссионных линий газа в континуум был меньше 7%.

Исследованы особенности поглощения света в комплексах звездообразования. Получено эмпирическое соотношение между поглощением, получаемым из отношения интенсивностей бальмеровских эмиссионных линий водорода и покраснением звездного континуума.

Наблюдаемые цвета комплексов звездообразования - гигантских областей НП во внешних галактиках (редуцированные к единой фотометрической системе, исправленные за межзвездное поглощение) сопоставлены с теоретическими на двухцветной диаграмме U-B vs. B-V для широкого диапазона изменений параметров звездообразования. Показано существование наблюдательной селекции в выборке наблюдательных данных. Область существования теоретических

цветов удовлетворительно описывает наблюдаемое распределение цветов комплексов звездообразования.

Глава 4. Инверсия интегральных цветов комплексов звездообразования в параметры начальной функции масс и истории звездообразования.

Изложен метод инверсии интегральных показателей цвета КЗО в параметры начальной функции масс (наклон и верхний предел масс) и истории скорости звездообразования (возраст и режим звездообразования). Впервые получены оценки этих параметров звездообразования для столь большой выборки внегалактических комплексов звездообразования (более 100 КЗО в 18 галактиках). Обсуждается точность метода и чувствительность показателей цвета к режиму звездообразования. Проведено сравнение полученных результатов с оценками наклона НФМ в звездных скоплениях нашей галактике и в Магеллановых облаках, полученных путем прямого подсчета звезд в них.

Впервые удалось разделить комплексы звездообразования с различной историей (режимом) на диаграмме цвет-светимость и на двухцветной диаграмме. Показано, что положение комплексов звездообразования на диаграмме цвет - светимость (размер) зависит от истории (режима) звездообразования. Решена проблема вырождения НФМ - история СЗО, сформулированная Скало (1986). Чувствительность метода к различным режимам звездообразования впервые позволила формализовать решение неоднозначности НФМ - история СЗО при определении параметров звездообразования в КЗО.

Нами независимо подтверждена эмпирическая зависимость возраст-размер КЗО, впервые полученная Ефремовым и Элмегрином (1998).

Полученные данные о НФМ, возрасте и режиме звездообразования для более чем 100 КЗО в 18 галактиках позволили провести анализ систематических свойств комплексов звездообразования в спиральных галактиках.

Глава 5 Систематические свойства НФМ и СЗО в комплексах звездообразования в спиральных галактиках.

Исследованы систематические свойства КЗО в различных галактиках при различных физических условиях. Установлены эмпирические связи как между внутренними характеристиками звездообразования в отдельных комплексах, так и связи между параметрами НФМ, СЗО и свойствами (локальными и глобальными) материнской галактики.

Систематические различия между «взрывными» комплексами и комплексами с непрерывным и продолженным во времени звездообразованием на диаграммах наклон НФМ - показатель цвета U - В, наклон НФМ - полный поток в лаймановском континууме, химсостав - светимость КЗО, масса - светимость КЗО, верхний предел масс НФМ - полный поток в лаймановском континууме являются наблюдательными ограничениями и сокращают число свободных параметров при. теоретических расчетах эволюционных моделей КЗО

Показано, что звездообразование зависит от химсостава исходного газа. Для группы «взрывных» КЗО имеют место корреляционные зависимости с коэффициентами г = 06-0 7 между характеристиками звездообразования и химическим составом газа Верхний предел масс звезд во «взрывных» КЗО падает с ростом химсостава, чем ниже содержание тяжелых элементов, тем массивнее звезды могут сформироваться. Масса газа, трансформированная в звезды при взрывном режиме звездообразования (IB) зависит от его химсостава чем выше химсостав, тем большее количество газа может одновременно перейти в звездное состояние.

Показано, что звездообразование зависит от морфологического типа галактики. Для группы комплексов с взрывным режимом звездообразования показано, что в галактиках более раннего типа наблюдаются в среднем более старые и более яркие вспышки звездообразования.

Показано, что в более ярких HII-комплексах доля квантов лаймановского континуума свободно покидающих комплекс выше, чем в менее ярких комплексах. Эти уходящие кванты приводят к появлению диффузно -ионизованного газа в галактических дисках.

Получена корреляционная зависимость (г=0.8) между темпом звездообразования и размером КЗО. На основе этой зависимости показано, что радиальное распределение темпа звездообразования в дисках NGC 628 и NGC 6946 коррелирует с радиальным профилем скорости втекания газа в спиральный рукав, который в свою очередь определяется параметрами спиральной волны плотности, в частности положением коротационного радиуса.

С помощью зависимости СЗО - размер построены приближенные полуэмпирические модели эволюции звездообразования в галактиках NGC 628 и NGC 6946. Показано, что наблюдаемый темп звездообразования в этих галактиках мог поддерживаться в течении всей эволюции этих галактик

В Заключении суммированы основные результаты и выводы диссертации. Приводится список статей, в которых опубликованы основные результаты. Показан вклад автора в приведенные исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод выявления некруговых движений в дисковых галактиках с помощью пространственного Фурье анализа поля лучевых скоростей.

2. Метод определения величины радиуса коротации из анализа радиального профиля коэффициентов Фурье

3. Результаты многоцветной среднеполосной фотометрии 211 КЗО в 6 галактиках и каталог многоцветной фотометрии для 575 КЗО в 33 галактиках.

4. Метод инверсии интегральных показателей цвета КЗО в параметры начальной функции масс (наклон и верхний предел масс) и истории скорости звездообразования (возраст и режим звездообразования). Решение проблемы вырождения НФМ - история СЗО при определении параметров звездообразования по фотометрическим величинам.

5. Определение параметров звездообразования в 101 КЗО в 18 галактиках и получение зависимостей параметров звездообразования в комплексах от их характеристик и от свойств галактик. Установление зависимости распределения скорости звездообразования в диске от кинематических характеристик газа.

В заключении автор выражает глубокую благодарность МА Смирнову за многолетнее плодотворное сотрудничество, А.Э. Пискунову и В.И. Мякутину за предоставленные эволюционные модели звездных скоплений и многочисленные дискуссии, И.И. Проник за предоставленные фотографические наблюдения для фотометрической обработки шести галактик, А.В. Засову и М.Н. Максумо-ву за интересные дискуссии по кинематике газа в галактиках, В. Кегелю, Е. Гребель, М. Мас-Хезе, М. Мак Лов, Б. Элмегрину и Р. Кенникутту за дискуссии и полезную критику по НФМ и истории СЗО в комплексах звездообразования, Л.В. Рыхловой и О.Б. Длужневской за моральную и организационную поддержку.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сахибов Ф.Х., Смирнов МА Новый метод исследования спиральной структуры галактик на примере МЗЗ. 1981, Доклады АН Тадж. ССР, т. 24, с. 725-727.

2. Сахибов Ф.Х., Смирнов М.А Анализ пекулярных скоростей нейтрального водорода HI в спиральной галактике М 81. 1987, Астрон. Ж. т. 64, с. 255-261.

3. Иванов А.В., Сахибов Ф.Х. Особенности поля скоростей в спиральной галактике NGC 2903.1987, Материалы конференции молодых ученых АН Тадж ССР с. 9-10.

4. Максумов М.Н., Сахибов Ф.Х. Динамическая обусловленность хабблов-ского типа и светимости нормальных спиральных галактик. 1987, Астрон. Ц.№1520,с.1-3.

5. Sahibov F., Smirnov МА. The peculiar motions of the gas in spiral galaxies. 1988, Vistas in Astronomy V. 31, P. 595-598.

6. Сахибов Ф.Х., Смирнов М.А. Некруговые движения газа в спиральных галактиках NGC 3031, NGC 2903, NGC 925. 1989, Астрон. Ж. т. 66, с. 921-931.

7. Сахибов Ф.Х., Смирнов М.А. Полуэмпирическая модель излучения газа и многоцветная фотометрия комплексов звездообразования в галактиках NGC 2403,2903,4038/39,5194.1990, Астрон. Ж. т. 67, с. 472-479.

8 Сахибов Ф X, Смирнов М А Некруговые движения газа в спиральной галактике NGC 6643 1990,Астрон Ж т 67, с 690-693

9 Иванов А В , Иванникова Е И, Максумов М Н, Сахибов Ф X Исследование по динамике и структуре спиральных галактик 1990, Отчет Инв № 02 91 0024813, Институт астрофизики АН Тадж ССР, Душанбе

10 Myakutin V, Piskunov А Е, Sahibov F, Smirnov M A Initial mass function in giant HII complexes in spiral and irregular galaxies 1994, Astron Posters Abstract XXIInd General Assembly of IAU p 59

11 Сахибов Ф X, Смирнов М А Особенности поглощения света в гигантских областях НП - комплексах звездообразования в галактиках М33, БМО и NGС2403 1995,Астрон Ж т 72, с 318- 324

12 Сахибов Ф X, Смирнов М А Многоцветная фотометрия и спектрофото-метрия комплексов звездообразования в спиральных и неправильных галактиках для исследования параметров звездообразования Наблюдательный материал и редукции 1999,Астрон Ж т 76, с 419-425

13 Sakhibov F, Smirnov M A IMF in starformation complexes and integrated IMF in galaxies 1999, Proc 33rd ESLAB Symp "Star formation from the small to the large scale", ESTEC, Nooordwijk, 2-5 November 1999 (ESA SP-445, June 2000, F Favata, A A Kaas & A Wilson eds), p 507

14 Sakhibov F, Smirnov M A Initial mass function in star formation complexes in galaxies 2000, Astron and Astrophys V 354,P 802-814

15 Сахибов Ф X, Смирнов М А Звездообразование во внегалактических областях НП - комплексах звездообразования 2 Инверсия интегральных цветов в параметры звездообразования 2001,Астрон Ж т 78, с 3-20

16 Sakhibov F, Smirnov MA The simultaneous multiple constraints of the IMF and SFR history in star formation complexes 2001, Astrophys and Space Sci V277.P 349

17 Sakhibov F, Smirnov M A Star Formation Properties of 100 Star Formation Complexes in 20 galaxies 2001, Proc IAU 207 Symp, Extragalactic star clusters, March 12-16, Pucon, Chile

18 Sakhibov F, Smirnov MA On the evolution of the SFR in galactic disks 2003, Astrophys and Space Sci V284 P 731-734

19 Сахибов Ф X, Смирнов М А НФМ и История СЗО в Комплексах Звездообразования в Галактиках 2004, Астрон Ж т 81, с 998-1010

20 Сахибов Ф X, Смирнов М А Звездообразование и кинематика газа в диске NGC628 2004, Астрон Ж т 81, с 1093-1103

Список литературы.

Бертон, (Burton W В) 1973, Publ Astron Soc Pacific, 1973, V 85, Р 679

Бика(В1саЕ) 1988, Astron and Astrophys V 195, P 76

Бика и Аллуа,(В1са E,Alloin D) 1987, Astron and Astrophys V 186, P 49

Бойссон и др. (Boisson С, Joly M., Moulaka J., Pelat D., Sente Roos M) 2000, Astron. and Astrophys.. V..

Бонатто и др.( Bonatto С., Bica E.., Alloin D ) 1995, Astron. and Astrophys.. Supl. V. 112, P.71

Бонатто и др.( Bonatto С., Bica E. Pastoriza M. G., Alloin D) 2000; Astron. and

Astrophys.. V. 355, P.99.

Босма (Bosma A.) 1978, Ph.D. Thesis

Бруцуал и Шарло (Bruzual G., Chariot S) 1993, Astrophys. J, V. 405, P. 538. Вилен (Wielen R) 1977, // Astron. And Astrophys., V. 60, P. 263. Висер, (Visser H.C.D.) 1980, Astron. and Astrophys. V. 88, P. 149. Висер, (Visser H.C.D.) 1980a, Astron. and Astrophys. 1980a, V. 88, P.159. Калнайс (Kalnajs A.J.) 1978, IAU Symp. No 17, eds. Berkchujesen E.M. and Wiele-binski R., Reidel, Dordrecht, P.I 13.

Жанг и др. (Zhang X., Wright M., Alexander P.), 1993, Astrophys. J., 418,100. Канзиан и Аллен (Canzian В., Allen R) 1997, Astrophys. J, V. 479, P. 723. Кении и др. (Kenney J.D.P, Wilson CD., Scoville N/Z/, Devereux NA, Young J.S.), 1992, Astrophys. J., 395, L79.

Кепа и Бекман (Сера J., Beckman J.E.) 1990, Astrophys. J., V.349, P.497.

Крезе и Меннессье (Creze M., Mennesier МО.) 1973, Astron. And Astrophys.

V.27.P.281

Ларсон и Тинсли (Larson R.B., Tinsley B. M.) 1978, Astrophys. J, V. 219, P.46. Лайтерер (Leitherer С SchaererD., Goldader J.D., Delgado R.M.G., Robert C, Kune D.F., de Mello D.F., Devost D., Heckman T.M) 1999, Astrophys. J. Supl. Ser. V123,P.3.

Лин (Lin), 1970, in IAU Symp. 38, The Spiral Structure of Our galaxy, ed. W.Becker& G.I. Contopoulos, Dordrecht Reidel, 377.

Линблад (Linblad P.O), 1974, IAU Symp. No 58, ed. Shakeshaft J.R., reidel, Dordrecht, P. 399.

Любов и др.. (Lubow S.H., Balbus S.A., Cowie L.L.) 1986, Astrophys. J, V. 309, P. 496.

Мосс и др. (Moss D., Shukurov A., Sokoloff D) 2000, Astron. and Astrophys. V. 358, P.I 142

Ноурдермеер и др., (Noordermeer E., SparkeL.S., Levine S.E) 2002, astro-ph/0112305.

Ой и др. (Oey M.S, Parker J.S, Mikles V., Zhang X.) 2003, Astron. J., V.I26, P.2317.

Охниши, (Ohnishi T) 1973, Astrophys. And space Sci. 1973, V25, P217. Пелат (Pelat D) 1998; Monthly Notices Roy. Astron. Soc. V. 299, P. 877. Робертса и др. (Roberts W.W., Roberts M.S., Shu F.H) 1975, Astrophys. J. V. 196, P. 381.

Рольфе (Rohlfs) 1977, Lecture on Density Wave Theory, Berlin, Springer, 95

Сахибов и Смирнов (Sakhibov F., Smiraov MA.) 2000, Astron. and Astrophys.. 2000, V. 354, P. 802.

Сахибов Ф.Х.., Смирнов MA. 2001, Астрон. журн. Т. 78, С. 3.

Сид Фернандес и др. (Cid Femandes R.., Sodre L., Schmitt H., Leao J.) 2001,

Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 2001, V. 325, P. 60.

Скало (Scalo J.M) 1986, Fundamentals ofCosmic Physics, 1986, V. 11, P. 1.

Скало (Scalo J.M) in, proceedings of the 38th Herstmonceux Conference "The

stellar initial mass function" ed. By Gilmore G., Parry L., Ryan S., 2001.

Скало (Scalo J.M) In 'The Birth of Galaxies" ed. Guiderdoni G. et al., 2001 (private

communication).

Спинрад и Тейлор (Spinrad H., Taylor B.J) 1971, Astrophys. J. Supl. Ser. V 22, P. 445.

Тинсли (Tinsley B. M. ), 1972, Astron. and Astrophys. V.20, P. 383. Тумре (Toomre A.) 1977, Ann. Rev. Astron. Astrophys., 1977, V. 15, P.437. Тутуков (Tutukov A.V.), 2002, Astron. And Astrophys. Transactions, V.21, P. 137. Фиок и др. (Fioc M., Rocca-Volmerange R) 1997, Astron. and Astrophys. V.326, P. 950.

Флатернали и др. (Fraternali F., Oosterloo Т., Sancisi R., van Moorsel) 2001, Astrophys. J..V.562, P. L47.

Фридман и др. (Fridman A. M., Khoruzhii O.V., Lyakhovich V.V., Sil'chenko O.K., Zasov A.V., Afanasiev V.L., Dodonov S.N., BoulesteixJ) 2001, Astron. and Astrophys.. V. 371, P.538.

Фридман и др.( Fridman A. M., Khoruzhii O.V. Polyachenko E.V., Zasov A.V., Sil'chenko O.K., Moiseev A.V., Burlak A.N., Afanasiev V.L., Dodonov S.N. Knapen J.H) 2001a. Mon. Not. R. Astron. Soc. V. 323, P. 651. Фридман и Хоружий (Fridman, A.M.; Khoruzhii, O. V) 2003, Space Science Reviews, V. 105, Issue 1, P. 1-284.

Шимерер и др. (Schinnerer E., Eckart A., Tacconi L.J., Genzel R) 2000, Astrophys. J., 2000, V. 533. P. 850.

Шмидт и др. (Schmidt A.A., Copetti M. V. F., Alloin D., Jublonka P) 1991, Monthly Notices Roy. Astron. Soc, V. 249, P. 766.

Шу и др. (Shu F.H., Stachnik R.V, Yost J.C.), 1971; Astrophys. J., V. 166, P.465. Элмегрин и др. (Elmegreen В., Elmegreen D., Seiden P.E.) 1989, Astrophys. J., V.343, P. 602

р-1830

Заказ Na 573 Подписано в печать 20.12.04 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1

ООО "Цифровичок", тел. 741-18-71,505-28-72 www.cfr.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Сахибов, Фируз Халимович

Введение

Содержание

Глава 1 Метод исследования кинематики газа в спиральных галактиках

§1.1 Вводные замечания.

§ 1.2 Наблюдательный материал

§1.3 Некруговые движения в спиральных галактиках

§ 1.4 Учет некруговых движений в галактическом диске.

Метод определения коротационного радиуса галактики.

§1.5 Учет радиально симметричного движение газа в туго закрученных спиралях.

§1.6 Учет радиально симметричного движение газа в открытых спиралях

§ 1.7 Учет геометрических параметров диска

§ 1.8 Заключительные замечания

Глава 2 Некруговые движения газа в галактиках NGC 2903, NGC 925, NGC 628 И NGC 6946.

§2.1. Некруговые скорости в NGC 3031 (М81).

§ 2.2 Некруговые скорости в NGC 925.

§ 2.3 Некруговые скорости в NGC 2903.

§ 2.4 Некруговые скорости в NGC 628.

§2.5 Некруговые скорости в NGC 6946.

§2.6 Заключительные замечания.

NGC 3031,

§3.1 Вводные замечания.

§ 3.2. Новые измерения цветов КЗО в галактиках •

§ 3.3. Фотометрические многоцветные наблюдения КЗО в спиральных и неправильных галактиках.

§ 3.4. Редукции наблюдательных данных

§3.5 Оценки точности наблюдений цветов КЗО различными авторами.

§3.6 Каталог многоцветной фотометрии внегалактических

§3.7 Спектроскопические наблюдения КЗО.

§ 3.8 Полуэмпирическая модель излучения газа в КЗО

§ 3.9. Особенности поглощения света в КЗО.

§3.10. Сопоставление наблюдаемых цветов комплексов звездообразования с синтетическими цветами

§3.11 Заключительные замечания

§4.1 Вводные замечания.

§ 4.2. Модель звездного населения КЗО

§ 4.3 Метод инверсии интегральных цветов в параметры звездообразования при фиксированной доле квантов лайма-новского континуума не участвующих в ионизации.

§ 4.4 Точность метода инверсии интегральных цветов в параметры звездообразования

§ 4.5. Параметры звездообразования в КЗО, первое приближение

§ 4.6 Модифицированный метод.

§ 4.7 Режимы звездообразования.

§ 4.8. Чувствительность наблюдаемых характеристик КЗО к режиму звездообразования

§ 4.9 Сопоставление прямых и непрямых оценок наклонов

§4.10. Обсуждение.

§4.11. Заключительные замечания.

Глава 5. Систематические свойства НФМ и СЗО в комплексах звездообразования в спиральных галактиках. Связь со спиральной волной плотности.

§5.1 Вводные замечания.

§5.2 Чувствительность интегральных цветов КЗО к параметрам НФМ и истории СЗО

§ 5.3. Чувствительность НФМ к химсоставу КЗО.

§ 5.4. Светимости КЗО в лаймановском континууме.

§ 5.5 Звездная масса КЗО

§ 5.6 Скорость звездообразования в КЗО

§5.7 Корреляция параметров звездообразования в КЗО с параметрами материнской галактики

§5.8 Скорость втекания газа в спиральный рукав и СЗО в галактиках NGC 628 и NGC

§ 5.9 Градиент возрастов в спиральных рукавах и кинематика волны плотности в МЗЗ

§ 5.10 К эволюции СЗО в галактических дисках

§ 5.11 Заключительные замечания

Введение диссертация по астрономии, на тему "Звездообразование и кинематика газа в дисковых галактиках"

Проблема образования звезд в дисках галактик, стоит на пересечении основных направлений развития астрофизики как спиральная структура галактик, начальная функция масс (НФМ), образующихся звезд, история скорости звездообразования в дисках (СЗО), химический состав вещества, из которого формируются звезды, физика межзвездный среды. Хорошо известно, что звезды не рождаются в одиночку, а группами. Поэтому, от истории СЗО и НФМ зависят основные характеристики комплекса звездообразования (КЗО): его интегральная светимость, распределение энергии в спектре, светимость в эмиссионных линиях газа. С другой стороны, история СЗО и НФМ в отдельных КЗО зависят от локальных и глобальных свойств галактики: плотность, угловой момент, спиральная волна плотности и.т д. через процессы фрагментации протозвездных облаков. Таким образом, история СЗО и НФМ связывают эволюцию звезд с эволюцией галактики. Очевидна также взаимосвязь между звездообразованием в дисках и феноменом спиральной структуры: - молодые звезды, HII области и КЗО сконцентрированы в спиральных рукавах. Спиральная волна плотности вызывает ударную волну в газе, которая в свою очередь должна способствовать образованию звезд. Ударная волна в газе является своеобразным триггерным механизмом звездообразования. Степень сжатия газа определяется скоростью втекания газа в спиральный рукав. Чем выше скорость, тем больше степень сжатия газа, тем интенсивнее процесс звездообразования и выше светимость галактики. Величина скорости втекания газа определяется разницей между скоростью вращения вещества в диске и скоростью вращения спирального узора. Так как вращение вещества в диске дифференциальное, а спиральный узор вращается твердотельно, то скорость втекания газа в спиральный рукав, и, тем самым, ход по радиусу степени сжатия газа в спиралях является функцией расстояния до центра галактики. В области твердотельного вращения, где скорость вещества превышает скорость вращения спирального узора, скорость втекания газа в рукав монотонно растет, достигает максимума, а затем падает до нуля в области, где скорость вещества в диске и скорость вращения спирального узора совпадают, в области радиуса коротации.

Многие методы расчета кинематики и динамики спиральной волны плотности предполагают существование взаимосвязи между радиальным распределением интенсивности звездообразования и скоростью втекания газа в рукав. Априори полагая, что положение коротационного радиуса должно совпадать с концами оптических спиральных рукавов, в которых происходит звездообразование, многие исследователи (Lin, 1970, Shu et al.„ 1971; Roberts et alM 1975; Рольфе, 1977, Kenney et al., 1992; Zhang et al., 1993) связывали кинематику волны плотности со звездообразованием. Элмегрин и др. (Elmegreen et al., 1989) идентифицировали коротационный резонанс с изломом в звездном спиральном узоре. В работе (Сера and Beckman, 1990) авторы связывали радиус коротации с минимумом распределения по радиусу галактик индекса эффективности формирования массивных звезд. Введенный ими индекс эффективности звездообразования основан на отношении плотности потока ионизирующих квантов от массивных звезд к плотности нейтрального водорода HI. Наконец, в недавно предложенном методе изохронной диагностики кинематики волны плотности (Оеу et al., 2003), в предположении, что звездообразование вызвано спиральной волной плотности, за положение спиральной волны плотности принимается положение самых молодых HII-комплексов.

Чтобы непосредственно сравнить скорость втекания газа в спиральный рукав или амплитуду гравитационного потенциала спиралей, или величину скачка плотности в газе, также как и положение коротационного резонанса с распределением темпа звездообразования в диске требуется знать, с одной стороны, поле спиральных возмущений скорости, вызванное волной плотности, с другой стороны, - радиальный профиль функции звездообразования в галактическом диске. Пекулярные движения газа, вызванные волной плотности, могут быть определены из анализа наблюдений двухмерного поля скоростей газа в диске. Определение и исследование начальной функции масс в молодых комплексах звездообразования (гигантских областях HII) на основе многоцветной UBVRHa фотометрии и спектроскопии позволяет получить радиальный профиль поверхностной плотности скорости звездообразования в дисках галактик.

Для решения поставленных задач нами были разработаны новые методы анализа наблюдательных данных. В работах (Сахибов и Смирнов, 1987, 1988, 1989, 1990) нами впервые применен метод Фурье анализа азимутального распределения лучевых скоростей в кольцевых зонах удаленных на различные расстояния от центра для галактик NGC 3031, NGC 925, NGC 2903 и NGC 6646. Подобный подход, при исследовании возмущенных скоростей в галактиках NGC 4321, NGC 157 и NGC 3631, был применен позднее в работах других авторов (Canzian and Allen, 1997; Fridman et al. 2001, 2001a). Для нашей Галактики, оценки динамических параметров волны плотности были получены из анализа локального поля скоростей в волне плотности по движению звезд (Creze and Mennesier, 1973; Мишуров и др., 1979). Коэффициенты. Фурье при различных гармониках, позволяют выделить некруговые движения и строить неискаженные ими «чистые» кривые вращения, а также определить ориентацию в пространстве самих галактических дисков Интерпретация различных Фурье гармоник в рамках теории спиральной волны плотности дала новый метод определения положения коротационного радиуса в спиральных галактиках. Позже этот метод в не полной мере был повторен другим автором (Canzian, 1993). Не в полной мере потому, что в этой работе пренебрегли вкладом радиально-симметричного движения газа в дисках галактик в радиальную компоненту первой гармоники Фурье, от величины которой зависит выполнение условия коротационного резонанса на том или ином расстоянии от центра. Присутствие радиально симметричных движений в галактических дисках предполагается как в теоретических исследованиях (Ohnishi, 1973; Moss et al., 2000), так и проявляется в наблюдениях ( Сахибов и Смирнов, 1987, 1989; Fraternali et al., 2001; Schinnerer et al., 2000). Развитый в диссертации подход по выявлению пекулярных скоростей в газа в галактических дисках с помощью пространственного Фурье анализа, получил применение и развитие в работах группы российских авторов по восстановлению полного поля скоростей в дисках и поиску новых структур в спиральных галактиках (Fridman and Khoruzhini, 2003 и ссылки в работе).

До появления наших работ по исследованию некруговых движений газа во внешних спиральных галактиках во второй половине восьмидесятых годов все тесты спиральной структуры имели качественный характер. Суть этих тестов заключается в следующем:

- согласуется ли распределение пекулярных скоростей с наблюдаемым спиральным узором?

- согласуется ли наблюдаемый спиральный узор с дисперсионным соотношением?

- согласуются ли между собой амплитуды спиральных возмущений гравитационного потенциала, определенных из вариаций поверхностной яркости при переходе из межрукавной области в спиральный рукав и амплитуды соответствующие пекулярным движениям газа и звезд в диске ? При этом предполагается существование определенной, обычно второй, моды спиральной волны плотности. В нашем подходе типы и величины некруговых пекулярных скоростей выявляются и оцениваются безотносительно их происхождения. Далее, выявленные функции некруговых скоростей описываются спектром моделей волн плотности ( а не одной заранее выбранной модой ), а также движениями иной природы (например радиально-симметричное движение). Теоретические параметры волны плотности, например, положение коротационного и линбладовских резонансов, определяются непосредственно из соотношения наблюдаемых амплитуд различных гармоник Фурье, а не подбираются путем мультивариационного анализа. Примененный нами подход при исследовании кинематики газа в дисках спиральных галактик поясняется схемой, приведенной на следующей странице.

Схема исследования кинематики газа в спиральных галактиках

Впервые также, нами был развит метод инверсии интегральных цветов комплексов звездообразования в параметры начальной функции масс (НФМ), режима и скорости звездообразования (СЗО) (Sakhibov and Smirnov, 2000; Сахибов и Смирнов, 2001). Состав звездного населения в комплексах звездообразования (КЗО) в галактиках содержит информацию об истории звездообразования, эволюции химсостава и эволюции галактики в целом. Поэтому для понимания процессов формирования галактик, важно интерпретировать наблюдаемые характеристики КЗО в терминах физических параметров, таких как возраст, режим звездообразования, начальная функция масс (НФМ).

Различают два основных подхода для разрешения этой задачи. Первый, это метод эволюционного популяционного синтеза, который рассчитывает спектральную эволюцию звездного скопления на базе теории эволюции звезд, звездных спектральных библиотек при заданных параметрах НФМ, скорости (режиме) звездообразования и химической эволюции (Tinsley, 1972; Larson and Tinsley, 1978; Fioc et al., 1997: Bruzual and Chariot, 1993; Leitherer C. et al., 1999 и ссылки в них). Результаты метода зависят от принятых треков эволюции звезд, НФМ и режима звездообразования, В рамках сделанных предположений вариации цветов в областях звездообразования относят обычно к вариациям возраста, химсостава и внутреннего поглощения света.

Второй подход это метод синтеза звездного населения на базе наблюдаемых характеристик звезд и звездных скоплений или метод эмпирического популяционного синтеза (Spinrad and Taylor, 1971; Bica, 1988; Pelat, 1998; Boisson et al., 2000).

Наибольшее развитие этот метод получил при вычислении синтетических спектров галактик с использованием эмпирически построенных спектров звездных скоплений (Bica, 1988; Bica and AHoin, 1987; Schmidt et al., 1991; Bonatto et al., 1995; Bonatto et al., 2000; Cid Fernandes et al., 2001 и ссылки в них). Основной проблемой метода эмпирического популяционного синтеза является неоднозначность решения, так как необходимо решить сильно вырожденную алгебраическую систему уравнений. Первая версия метода (Bica, 1988) использовала 35 параметров, скомбинированных в различных пропорциях для вычисления 9 величин эквивалентных ширин линий поглощения в спектрах галактик. Комбинации параметров, которые давали 10% процентное совпадение 9 вычисленных значений эквивалентных ширин с наблюдениями рассматривались как решение. Окончательная комбинация параметров вычислялась как среднее арифметическое всех решений. В последние годы достигнут значительный прогресс в преодолении неоднозначности решения эмпирического популяционного синтеза. Помимо сокращения числа элементов с 35 до 12 (Bica and Alloin, 1987), использования показателей цвета в звездном континууме (Bonatto et al., 2000), расширения наблюдательной базы звездных скоплений в область далекого ультрафиолета (Bonatto et al., 1995), была сформулирована и формализована процедура статистического анализа для нахождения наиболее вероятного решения (Cid Fernandes et al., 2001).

Наш подход можно характеризировать как дальнейшее развитие, расширение метода эволюционного синтеза, примененный к молодым комплексам звездообразования (КЗО гигантским зонам НИ) во внешних галактиках. Расширение относится к применению эмпирической связи между возрастом и размером области звездообразования, впервые установленной Ефремовым и Элмегрином (Efremov and Elmegreen, 1998), наряду с комплексным многопараметрическим анализом наблюдаемого распределения энергии в спектре КЗО, по сути инверсии показателей цвета в параметры начальной функции масс звезд и истории звездообразования в комплексе. В этом состоит существенное отличие нашего подхода от выше перечисленных, в основе которых лежит метод мультивариационного анализа - согласование синтетических модельных цветов путем вариаций свободных параметров. В нашем подходе свободные параметры (например химсостав, поглощение света) не варьируются, а фиксируются наблюдениями. Применение эмпирического соотношения между возрастом и размером комплекса звездообразования в качестве дополнительного ограничения позволило снять вырождение НФМ - история СЗО, состоящего в том, что различным режимам (историям) звездообразования при различных НФМ соответствуют одинаковые интегральные цвета (Scalo, 1986). Использование эмпирической зависимости возраст - размер, наряду с моделями эволюционного синтеза при определении параметров звездообразования позволяет характеризовать данный подход как эмпирический эволюционный синтез. Наиболее доступными для изучения звездного состава и его эволюции методом эмпирического эволюционного синтеза являются молодые комплексы звездообразования в спиральных и неправильных галактиках.

Схема исследования звездообразования в молодых КЗО - гигантских областях Ш1 в галактиках

На предыдущей странице приведено схематическое представление инверсии фото и спектрометрических характеристик в параметры характеризующие процесс звездообразования в КЗО.

Эволюционные модели звездного населения КЗО, связывающие эти параметры с интегральными цветами представлены в табличной форме с некоторым шагом по а, Mmax> 1 Д1^ Двух сценариев истории звездообразования (взрывного и непрерывного продолженного во времени). Каждый узел таблицы есть абстрактная модель звездного скопления с фиксированными внутренними параметрами химсоставом, НФМ, возрастом, режимом звездообразования. Для каждого узла таблицы были вычислены внешние параметры -четыре интегральных показателя цвета, характеризующие распределение энергии в спектре абстрактной модели звездного скопления.

Инверсия наблюдаемых цветов в параметры звездообразования сводится к тесту на соответствие внешних параметров каждого узла - распределения энергии в спектре абстрактного звездного скопления, с распределением энергии в спектре реального комплекса звездообразования. Цвета реального скопления предварительно исправляются за поглощение света и вклад эмиссионных линий газа в звездный континуум. Тест организован таким образом, что выбирается именно тот узел -абстрактная модель скопления, внешние параметры которой (модельные цвета) наилучшим образом соответствуют распределению энергии в спектре реального КЗО ( в идеальном случае совпадают в точности). Так как наше множество вычисленных абстрактных моделей дискретно, то идеальное совпадение недостижимо. Поэтому одному и тому же реальному объекту будут соответствовать несколько близких узлов (моделей). От величины шага таблицы моделей зависит точность метода, которая перекрывается точностью оценок наблюдаемых цветов.

Оба наших метода позволили дать количественное описание исследованных процессов на основе результатов наблюдений лучевых скоростей и многоцветной фотометрии и спектроскопии комплексов звездообразования в дисках галактик. В этом состоит главное отличие развитых нами методов от многочисленных тестов спиральных волн плотности в галактиках (Burton, 1973; Linblad, ; Wielen, 1977; Toomre, 1977; Kalnajs, 1978; Visser, 1980, 1980a) и начальной функции масс в комплексах звездообразования (см обзоры Scalo, 2000, 2001).

В последние годы, при неимоверно возросшем потоке информации, наблюдается тенденция, когда авторы, проведя на протяжении нескольких лет трудоемкие наблюдения и, получив, огромный объем данных, ограничиваются первичным, качественным анализом, не доведя результаты до количественного описания с помощью физических величин. Сравнение с теорией зачастую проводится на двумерных диаграммах, где результаты наблюдений сопоставляются с предсказанными теоретически наблюдаемыми данными. При этом одни и те же наблюдения могут удовлетворять иногда противоречащим друг другу теоретическим моделям. Объективным затруднением является то, что обработка результатов астрофизических наблюдений в большинстве случаев не поддается или с трудом поддается формализации. Каждый случай требует специального рассмотрения, каждый случай является исключением. Поэтому не использованными до конца, не доведенными до физических оценок остаются большие ряды наблюдений. Именно эти затруднения были преодолены с помощью развитых в данной работе методов Фурье анализа полей лучевых скоростей и инверсии наблюдаемых показателей цвета КЗО в дисках галактик в физические величины.

Полученные физические характеристики спиральной волны плотности и звездообразования в дисках галактик могут быть использованы для исследования связей между звездообразованием и кинематикой газа в дисках спиральных галактик. Установленные таким образом из наблюдений связи между динамическими параметрами вращающегося диска и характеристиками звездообразования могут существенно сократить как число свободных параметров в теоретических моделях эволюции галактик, так и число самих моделей. Определив НФМ и историю звездообразования для всей выборки КЗО в галактике, можно предсказать интегральные эффекты его воздействия на химсостав межзвездного вещества и количество кинетической энергии поступившей -в межзвездную среду. Форма радиального распределения скорости звездообразования и положение коротационного и линбладовских резонансов могут служить исходной предпосылкой эмпирической модели эволюции для конкретной галактики. В конце последней пятой главы на примере двух галактик мы рассмотрим возможный подход к построению такой эмпирической модели на примере галактик NGC 628 и NGC 6946.

• Моделирование различных аспектов эволюции галактик очень популярно в современной астрофизике (Тутуков, 2002 и ссылки в статье). Научившись определять из наблюдений физические характеристики динамических процессов и процессов формирования звезд в галактических дисках, а также их взаимосвязи, мы вплотную подошли к проблеме построения эмпирической модели эволюции для конкретной дисковой галактики, охватывающей ее фотометрическую, динамическую и химическую стороны. Построение же модели в целом требует отдельного возможно много большего по своему объему как теоретических так и наблюдательных исследований и не входит в цели данной работы.

В работе преследовались следующие основные цели.

3. Многоцветная фотометрия комплексов звездообразования (КЗО - гигантских областей НИ) в 6 спиральных галактиках (NGC 1068, 4051, 4449, 4490, 4631, 4656) по снимкам, полученным в 1966-1981 гг И. И .Проник и ее коллегами в Крымской обсерватории и любезно нам предоставленным для дальнейшей обработки и изучения. Компиляция и редукция обширного, но разрозненного наблюдательного материала о распределении энергии в спектрах молодых звездных скоплений во внешних галактиках, учет вклада излучения газа в звездный континуум, учет систематического превышения величины поглощения излучения газа по сравнению с величиной поглощения света звезд во внегалактических комплексах звезддобразования.

5. Выявление и анализ систематических свойств КЗО в различных галактиках при различных физических условиях, поиск связей как между внутренними характеристиками звездообразования в отдельных комплексах так и связей между параметрами НФМ, СЗО и свойствами (локальными и глобальными) материнской галактики.

6. Выявление связей между звездообразованием и кинематикой газа в дисках спиральных галактик

Для осуществления этих целей предлагается следующий план изложения работы.

В главе 1 «Метод исследования кинематики газа в спиральных галактиках» кратко излагается история развития наблюдений 2-мерных полей скоростей, основные результаты, использованный в работе наблюдательный материал. Обсуждается и анализируется вклад различных типов некруговых движений в наблюдаемую лучевую скорость, Излагается метод пространственного Фурье анализа наблюдаемых лучевых скоростей в галактическом диске, излагаются методы учета радиально симметричных движений в диске и определения геометрических параметров галактического диска. Выводится условие для определения коротационного резонанса из наблюдений.

В главе 2 «Некруговые движения газа в галактиках NGC 3031, NGC 2903, NGC 925, NGC 628 и NGC 6946» изложено применение разработанного метода анализа 2-мерных полей лучевых скоростей на примере 5 галактик, проведена интерпретация обнаруженных некруговых движений в рамках теории спиральной волны плотности. Проверено наличие или отсутствие радиально симметричные движения в дисках исследованных галактик. Определены положения коротационных резонансов и построены кривые втекания газа в спиральные рукава в исследованных галактиках. Результаты могут быть сопоставлены с радиальным профилем скорости звездообразования полученным в главе 5.

В главе 3 «Многоцветная фотометрия и спектрофотометрия комплексов звездообразования в спиральных и неправильных галактиках для исследования параметров звездообразования. Наблюдательный материал и редукции» представлены результаты фотометрических измерений КЗО в галактиках NGC 1068, 4051, 4449, 4490, 4631, 4656 по материалам наблюдений в КрАО в период с середины 60-х по начало 80-х годов и предоставленных нам группой профессора И.И. Проник. Проведена компиляция и сравнительный анализ фотометрических и спектроскопических наблюдений 980 фотометрических измерений КЗО в 49 галактиках, проведенных различными авторами в разные годы с помощью разных инструментов. Все полученные и собранные данные редуцированы к стандартной фотометрической системе, Составлен каталог показателей цвета редуцированных к стандартной фотометрической системе UBVR для 575 внегалактических КЗО в 33 галактиках.

Построена полуэмпирическая модель излучения газа в КЗО с целью учета газового излучения в полосы звездного континуума. Получено, что вклад газа в поток в полосах U, В, V не превышает обычно 5% от полной величины потока. Даже в случае NGC 4038/39, системе взаимодействующих галактик со вспышкой звездообразования вклад эмиссионных линий газа в континуум был меньше 7%.

Исследованы особенности поглощения света в комплексах звездообразования. Путем сравнения поглощения излучения звезд и газа в б комплексах в МЗЗ, в 32 комплексах в БМО и в одном объекте в NGC 2403 получено эмпирическое соотношение (коэффициент корреляции г=0.81) между величинами поглощения света в звездном континууме Айв эмиссионных v gas линия газа. А^ .

Наблюдаемые цвета комплексов звездообразования -гигантских областей НИ во внешиних галактиках (редуцированные к единой фотометричесокой системе, исправленные за межзвездное поглощение) сопоставлены с теоретическими на двухцветной диаграмме U-B vs. B-V для широкого диапазона изменений параметров звездообразования. Показано существование наблюдательной селекции в выборке наблюдательных данных. Область существования теоретических цветов удовлетворительно описывает наблюдаемое распределение цветов комплексов звездообразования.

В главе 4 «Инверсия интегральных цветов комплексов звездообразования в параметры начальной функции масс и истории звездообразования.» изложен метод инверсии интегральных показателей цвета КЗО в параметры начальной функции масс (наклон и верхний предел масс) и истории скорости звездообразования (возраст и режим звездообразования). Обсуждается точность метода и чувствительность показателей цвета к режиму звездообразования. Построены модельно независимые диаграммы цвет - светимость, цвет-цвет, химсостав-светимость для комплексов с разными режимами звездообразования. Исследована универсальность начальной функции масс во внегалактических комплексах звездообразования. Проведено сравнение полученных результатов с оценками наклона НФМ в звездных скоплениях нашей Галактики и в Магеллановых облаках, полученных путем прямого подсчета звезд.

В главе 5 «Систематические свойства НФМ и СЗО в комплексах звездообразования в спиральных галактиках.» исследованы систематические свойства КЗО в различных галактиках при различных физических условиях. Установлены . эмпирические связи как между внутренними характеристиками звездообразования в отдельных комплексах, так и связи между параметрами НФМ, СЗО и свойствами (локальными и глобальными) материнской галактики. Исследованы вопросы зависимости звездообразования от химсостава исходного газа, от морфологического типа галактики. Исследована взаимосвязь между кинематикой спиральной волны плотности и распределением темпа звездообразования в дисках галактик. Исследовано радиальное распределение величины пространственного рассовмещения положений подгрупп разного возраста в комплексах звездообразования с целью определения положения коротационного резонанса в галактике МЗЗ. Оценена достаточность современного темпа звездообразования для формирования наблюдаемых «экспоненциальных» дисков галактик.

Общий объем диссертации составил 265 страниц текста, в том числе 54 рисунка, 21 таблицы, и список литературы из 246 наименований. Отдельными приложениеми представлены каталог многоцветной фотометрии 575 внегалактических КЗО в 33 галактиках и список 101 КЗО в 18 галактиках с полученными оценками параметров НФМ, возраста и режима звездообразования.

По теме диссертации опубликовано 20 статей. Практическая ценность работы состоит в том, что впервые предложенный в середине восьмидесятых годов метод анализа наблюдаемого поля лучевых скоростей был успешно применен многими авторами для проверки различных теорий происхождения того или иного типа некругового движения в галактиках, были выявлены новые типы пекулярных скоростей поперек плоскости диска и новые структуры в спиральных галактиках (Fridman and Khorazhiui, 2003). Метод инверсии интегральных цветов КЗО в параметры звездообразования будет находить практическое применение по мере накопления наблюдательных данных для получения НФМ в различных галактиках. Результаты, изложенные в диссертации могут найти применение при построении полуэмпирических моделей эволюции галактик. Результаты исследования имеют большое значение для теории химической эволюции галактик, динамики галактик и теории образования звезд и галактик.

На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Метод выявления некруговых движений в дисковых галактиках с помощью пространственного Фурье анализа поля лучевых скоростей.

Результаты пространственного Фурье анализа полей скоростей в галактиках NGC 628, 925, 2903, 3031, 6946. Метод определения величины радиуса коротации из анализа радиального профиля коэффициентов Фурье

Результаты многоцветной среднеполосной фотометрии 211 КЗО в 6 галактиках и каталог многоцветной фотометрии 575 КЗО в 33 галактиках.

Метод инверсии интегральных показателей цвета КЗО в параметры начальной функции масс (наклон и верхний предел масс) и истории скорости звездообразования (возраст и режим звездообразования). Решение проблемы вырождения НФМ - история СЗО при определении параметров звездообразования по фотометрическим величинам. Определение параметров звездообразования в 101 КЗО в 18 галактиках и получение зависимостей параметров звездообразования в комплексах от их характеристик и от свойств галактик. Установление зависимости распределения скорости звездообразования в диске от кинематических характеристик газа.

Основные результаты диссертации апробированы на семинарах ГАИШ МГУ, Института астрономии РАН, Института астрофизики АН Таджикистана, Индийского Института астрофизики в Бангалоре, Института фундаментальных исследованний им Тата в Бомбее, Лаборатории физических исследований в Ахмедабаде, Астрономического отделения Хайдарабадского университета, (Индия, 1990)

Астрономического отделения университета им. Гете во Франкфурте на Майне (Германия, 1998, 2000), Института астрономии им. Макса Планка в Гейдельберге (Германия, 1999, 2001), на заседаниях рабочих групп Галактики и Межзвездная среда, в Москве и Абастуманской АО (1984 -1986), на Азиатско-тихоокеанской конференции MAC в Пекине (1987), на XXII Генеральной ассамблее MAC в Гааге (1994), на 33 симпозиуме Европейского космического агенства "Star formation from the small to the large scale" в Нордвайке (Нидерланды, 1999), на первой и третьей Европейских конференциях "The Evolution of galaxies" в Гранаде (Испания, 2000) и в Киле (Германия, 2002), на 207 симпозиуме MAC "Extragalactic star clusters" в Пуконе (Чили, 2001).

Заключение диссертации по теме "Астрофизика, радиоастрономия"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В работе представлены разработанные автором методы анализа наблюдательных данных, позволившие выявить из наблюдений физические параметры теорий происхождения и эволюции звездных комплексов и спиральной структуры галактик.

Двух мерные поля скоростей являются важным источником информации для исследований распределения массы в галактиках, некруговых движений, феномена спиральной структуры. Для обработки этой богатой информации нами в середине 80-х годов (Сахибов и Смирнов, 1987, 1988, 1989, 1990) впервые был применен пространственный Фурье анализ поля наблюдаемых лучевых скоростей в дисках внешних галактик. Даже при относительной низкой точности наблюдательных данных того периода, разработанный нами метод оказался эффективным инструментом, позволившим с достаточной достоверностью выделить некруговые движения и строить неискаженные ими «чистые» кривые вращения, определить положение коротационного резонанса и рассчитать кинематику спирального узора, определить ориентацию галактических дисков в пространстве. Предложенный нами подход для выявления некруговых движений в галактических дисках нашел применение и развитие в серии работ группы российских авторов по восстановлению полного поля скоростей в дисках и поиску новых структур в спиральных галактиках (Fridman and Khoruzhii, 2003 и ссылки в работе)

Интерпретация полученных некруговых скоростей в рамках теории спиральной волны плотности дала новый метод определения положения коротационного радиуса в спиральных галактиках. Позже этот метод в не полной мере был повторен другим автором (Canzian, 1993). Не в полной мере потому, что в этой работе не учитывается вклад крупномасштабных радиальных течений газа дисках галактик в первый гармонический член Фурье, величина которого определяет выполнение условия коротационного резонанса на том или ином расстоянии от центра.

Зная коротационный радиус, были построены кривые скорости втекания газа в исследованных галактиках, которые сравнивались с радиальным распределением скорости звездообразования (СЗО) и поверхностной плотности газа в галактических дисках.

СЗО, наряду с НФМ и режимом звездообразования в 100 комплексах звездообразования в 18 спиральных и неправильных галактиках были определены из наблюдаемого распределения энергии в спектрах этих объектов (UBVRHa фотометрии и спектроскопии) с помощью специально разработанного для этих целей метода. Метод инверсии наблюдаемых показателей цвета в параметры НФМ и истории СЗО оказался эффективным для выяснения систематических свойств комплексов звездообразования в спиральных и неправильных галактиках. При этом была решена проблема, всегда возникавшая при определении НФМ из наблюдаемых фотометрических величин. Это так называемая проблема вырождения НФМ- история СЗО, сформулированная Скало (Scalo, 1986). В рамках примененных нами эволюционных моделей число выбранных фотометрических величин оказалось достаточным, чтобы однозначно определить и режим (историю) звездообразования и параметры начальной функции масс звездного скопления. На основе анализа свойств НФМ и истории СЗО в 101 КЗО в 18 спиральных и неправильных галактиках, были получены ответы на вопросы:

Об универсальности НФМ? Распределения величин наклонов НФМ в выборке из 100 исследованных комплексов в 18 галактиках описывается нормальным законом со стандартным отклонением, которое в 2.5 раза превышает точность метода. Видимый разброс наклонов не является ошибкой метода, и начальная функция масс не универсальна во внегалактических КЗО. Так как массы (светимости) комплексов звездообразования является функцией НФМ, то наклон интегральной НФМ для всего диска в целом должен соответствовать функции распределения комплексов звездообразования по массам (светимостям). Оказывается, что несмотря на широкий диапазон изменения величины наклона НФМ для отдельных КЗО, наблюдаемое распределение комплексов по светимостям (массам) свидетельствует об универсальной близкой в среднем к солпитеровской, интегральной НФМ в дисках исследованных галактик.

Зависит ли звездообразование от химсостава газа? Высокометалиичные КЗО характеризуются «взрывным» режимом звездообразования (IB-КЗО). Режим непрерывного и продолженного во времени звездообразования (ЕВ-КЗО) среди комплексов с высокой металличностью не встречаются. Для группы «взрывных» КЗО имеют место корреляционные зависимости с коэффициентами г = 0.6-0.7 между характеристиками звездообразования и химсоставом газа. Верхний предел масс образующихся звезд во «взрывных» КЗО падает с ростом металличности, чем ниже содержание тяжелых элементов, тем массивнее звезды могут сформироваться. Масса газа, трансформированная в звезды при взрывном режиме звездообразования (IB) зависит от его химсостава: чем выше металличность, тем большее количество газа может одновременно перейти в звездное состояние.

Зависит ли характер звездообразования от типа галактики? Так как средний химсостав изменяется вдоль морфологической последовательности галактик, то соответственно меняются параметры НФМ и СЗО в комплексах, как это описано в ответе на предыдущий вопрос. Для группы комплексов с взрывным режимом звездообразования показано, что в галактиках более раннего типа наблюдаются в среднем более старые и более яркие вспышки звездообразования

Связано ли звездообразование в дисках со спиральной волной плотности? Подобие радиальных распределений СЗО и скорости втекания газа в спиральные рукава в дисках исследованных галактик дает положительный ответ на данный вопрос.

Может ли современное звездообразование обеспечить наблюдаемое экспоненциальное распределение плотности звездного вещества в дисковых галактиках? Ответ на этот вопрос требует построения рафинированной модели эволюции звездообразования в галактическом диске. Однако, как показывает практика, применение на начальном этапе простых моделей позволяет выявить важные закономерности между различными сторонами исследуемых процессов, которые ложатся в основу более детальных численных моделей (Tutukov, 2002; Krugel and Tutukov, 1993). Сопоставление простой приближенной полуэмпирической модели эволюции звездообразования с результатами поверхностной фотометрии галактик NGC 628 и NGC 6946 показало, что наблюдаемый темп звездообразования мог поддерживаться в течении всей эволюции этих галактик. Экспоненциальный звездный диск сформировался и продолжает формироваться в результате медленной эволюции кольцеобразного распределения по радиусу поверхностной плотности темпа звездообразования: радиального дрейфа пика скорости звездообразования; эволюции во времени масштаба (толщины кольца) распределения СЗО; эволюции во времени величины самого темпа звездообразования.

Исследование физических механизмов, вызывающих дрейф максимума звездообразования, не входит в рамки данной работы. Отметим только, что дрейф пика скорости звездообразования может быть вызван медленным смещением

1 —3)-10~7пс/год радиуса максимальной скорости втекания газа в спиральные рукава.

Научно практическая ценность полученных результатов состоит в следующих положениях.

Каталог многоцветной фотометрии 575 внегалактических комплексов звездообразования в 33 галактиках может быть использован другими исследователями.

Метод Фурье анализа азимутального распределения лучевых скоростей в кольцевых зонах удаленных на различные расстояния от центра во внешних галактиках может быть использован и уже использовался другими авторами для определения радиуса коротации (Canzian, 1993), выявления в дисках галактик принципиально новых типов движения -перпендикулярно плоскости, других особенностей и построения пространственного поля скоростей в диске (Fridman et al., 2001, 2001а), выявления различных типов некруговых движений (Schinnerer et al., 2000; Fraternali et al.,2001), например радиально симметричного движения газа необходимого для объяснения наблюдаемых магнитных полей в галактических дисках (Moss et al., 2000). Представленный в диссертации подход по выявлению пекулярных скоростей в газа в галактических дисках с помощью пространственного Фурье анализа нашел применение и получил дальнейшее развитие в работах группы российских авторов по выявлению новых структур в спиральных галактиках (см. обзор Fridman and ЮюгагЫш, 2003).

Представляет интерес применить метод инверсии показателей цвета в параметры НФМ и истории СЗО для полной выборки комплексов звездообразования в отдельных галактиках с целью построения интегральной НФМ для диска и поиска связей НФМ и СЗО с локальными параметрами диска.

Моделирование различных аспектов эволюции галактик остается актуальным в современной астрофизике (Тутуков, 2002). Определенные независимо друг от друга характеристики звездообразования и кинематики спиральной волны плотности являются наблюдательной основой для поиска связи между этими аспектами, могут быть использованы для построения эмпирической модели эволюции галактики, охватывающей ее фотометрическую, динамическую и химическую стороны.

Список источников диссертации и автореферата по астрономии, доктора физико-математических наук, Сахибов, Фируз Халимович, Москва

1. Артамонов Б.П. «Фотометрические исследования SB — галактик NGC 3504 и NGC 4643»// Известия САО 1974, Т. 6, С. 27-32.

2. Афанасьев B.JL, Буренков А.Н., Засов А.В., Сильченко O.K. «Вращение внутренних областей спиральных галактик" // Астрофизика, 1988, Т.29, С. 155 166.

3. Балинская И.С., Шаповалова А.И. «Фотографическая поверхностная фотометрия и спектрофофтометрия сейфертовской галактики NGC 1068». Ill Сооб.САО 1973, Вып. 9, С. 3 44.

4. Берман В. Г., Мишуров Ю.Н. «Спмральная структура и динамика газа в М81». // Астрон. Журн. 1982, Т. 59, С. 10551061.

5. Бернген Ф., Каллоглян А.Т. «Четырехцветная поверхностная фотометрия галактик Маркаряна. I. Галактики №7 и №8». // Астрофизика 1974, Т. 10, С. 160 172.

6. Вибе Д. С., Тутуков А. В., Шустов Б. М. «К эволюции скорости звездообразования в дисковых галактиках» // Астрон. Ж., 1998, Т. 75, С. 3 12.

7. Григорьева Н.Б. «Исследование ярких образований в спиральных ветвях галактики NGC 2903». // Изв.Крымск.астрофиз.обсерв. 1976, Т. 54, С. 171 176.

8. Ефремов Ю.Н. «Цефеиды в туманности Андродомеда и структура спиральных рукавов» // Письма в Астрон. Ж. 1980, Т.6, С. 275-281.

9. Каплан С.А., Пикельнер С.Б. // Физика межзвзедной среды. М.: Наука, 1979.

10. ЛенгК. // Астрофизические формулы. М.: Мир, 1978. Т. 1. Максумов М.Н., Сахибов Ф.Х. «Динамическая обусловленность хаббловского типа и светимости нормальных спиральных галактик». //Астрон. Ц. 1987, № 1520, С. 1-3.

11. Пискунов А.Э., Мякутин В.И. «Интегральные цвета звездных комплексов: калибровка фотометрических диаграмм в терминах параметров начальной функции масс». // Астрон.Ж.1996, Т. 73, С. 520 531.

12. Проник И.И., Чуваев К.К. «Многоцветная фотографическая фотометрия галактики NGC4254 с помощью электронно-оптического преобразователя». // Изв. Крымск. астрофиз. обсерв. 1969, Т. 40, С. 96 104.

13. Проник И.И., Чуваев К.К. «Многоцветная фотометрия двойной системы NGC 5194/95». // Изв. Крымск. астрофиз. обсерв. 1971, Т. 43, С. 101-112.

14. Проник И.И., Чуваев К.К. «Размеры, абсолютные величины и цветовые характеристики деталей спиральной структуры галактик NGC 628, NGC 4253, NGC 5194». // Изв. Крымск. астрофиз. обсерв. 1972, Т. 44, С. 40 -49.

15. Сахибов Ф.Х., Смирнов М.А. «Анализ пекулярных скоростей нейтрального водорода HI в спиральной галактике М 81» / Астрон. Ж. 1987, Т.64 С.255-261.

16. Сахибов Ф.Х., Смирнов М.А. «Некруговые движения газа в спиральных галактиках NGC 3031, NGC 2903, NGC 925» / Астрон. Ж. 1989, Т. 66 С. 921-931.

17. Сахибов Ф.Х., Смирнов М.А. «Особенности поглощения света в гигантских областях НИ комплексах звездообразования в галактиках МЗЗ, БМО и NGC2403» // Астрон. журн., 1995, Т. 72, С. 318-324.

18. Шаповалова А.И. «U,B,V фотометрия иррегулярных галактик. I. NGC 4449». // Вестник Киевского Ун-та, сер. астр. 1971, №13, С. 104-115.

19. Шахбазян Р.К. «Фотометрия сверхассоциаций в 12 отдельных галактиках». // Астрофизика 1970, Т. 6, С. 367 378. Шахбазян Р.К. «Детальная UBV - фотометрия галактики NGC 2274». // Астрофизика 1973, Т. 9, С. 21 - 38.

20. Хачикян Э.Е., Саакян К.А. «Колориметрия галактики NGC 6946. II. Интегральные фотометрические характеристики ярких звездных ассоциаций». // Астрофизика 1970, Т. 6, С. 177 -190.

21. Abies Н. D. // Publ. US Naval Obs., 1971, Ser. 2, V. 20., part 4, P. 41

22. Allen C.W. // Astrophysical quantities, University of London, Athlone Press, 1973.

23. Augarde R., Lequeux J. "Peculiar motions and star formation inthe interacting galaxy complex MK 171 = NGC 3690 + 1С 694" //

24. Astron.Astrophys. 1985, V. 147, P. 273-280.

25. Beanvais C., Bothun G.'Trecision Velocity Fields in Spiral

26. Galaxies. I. Noncircular Motions and rms Noise in Disks" //

27. Astrophys. J. Sup., 1999, V. 125, P. 99-121.

28. Belley J., Roy J-R. "The abundance gradients across the spiralgalaxies NGC 628 and NGC 6946" // Astrophys. J. Sup. 1992 V.78, P. 61-85.

29. Benedict G.F."UBV surface photometry of NGC 7479 Dust and stellar content of the bar and the bar-to-arm transition region" // Astron. J. 1982, V. 87, P. 76-89.

30. Bergh S. van den. // Publ. David Dunlap Obs. II 197. nr.6. Bergh S. van den "The luminosity classification of galaxies" // Astronomical J, 1959, V. 64, P. 347 -.

31. Bica E., Alloin D., Schmidt A. "Starbursts superimposed on old populations Spectral evolution of the composite system over 3 billion yr" // Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 1990, V. 242, P. 241-249.

32. Blair W. P., Kirshner R. P., Chevalier R. A. „Abundance gradientsin M31 Comparison of results from supernova remnants and H IIregions" //Astrophys. J. 1982, V. 254, P. 50-69.

33. Boisson C., Joly M., Moulaka J., Pelat D., Sente Roos M. "Stellarpopulations in active galactic nuclei. II. Population synthesis"

34. Astron. and Astrophys. 2000, V. 357, P.850-870.

35. Bonatto C., Bica E., Alloin D "Ultraviolet spectral evolution ofstar clusters in the IUE library." // Astron. and Astrophys. Supl.1995, V. 112, P. 71-88.

36. Bonatto С., Bica E. Pastoriza M. G., Alloin D. "Star formation in distant starburst galaxies" // Astron. and Astrophys. 2000, V. 355, P. 99-112.

37. Bonnarel F., Boulesteix J., Marcelin M. "Morphology of theionized gas in the spiral galaxy NGC 6946" // Astron. and

38. Astrophys. Supl. Ser. 1986, V.66, P. 149 170

39. Bonnarel F., Boulestix J., Georgelin Y.P., Lecoarer F., Marcelin

40. M., Bacour R., Monnet G. "Kinematics of ionized gas in the spiralgalaxy NGC 6946" // Astron. and Astophys. 1988, V. 189, P. 59 65.

41. Bosma A. // Ph.D. Thesis "The distribution and kinematics of neutral hydrogen in spiral galaxies of various morphological types". 1978.

42. Bruzual G., Chariot S. "Spectral evolution of stellar populations using isochrone synthesis" // Astrophys. J, 1993, V. 405, P. 538553.

43. Canzian В., Allen R. "Spiral Density Wave Theory, Corotation Resonance, and the Velocity Field of NGC 4321" // Astrophys. J, 1997, V. 479, P. 723 739.

44. Сера J., Beckman J.E. "Star Formation Triggering by Density Waves in the Grand Design Spirals NGC 3992 and NGC 628" // Astrophys. J., 1990, V.349, P.497-502.

45. Connoly L.P., Mantarakis P.Z., Thopmson L.A. "Distribution of gas and dust in M81" // Pub.Astron.Soc.Pacific, 1972, V.84, P. 6163.

46. Conte G., Duquennoy A. "The Galaxy NGC 1566: Distribution and Kinematics of the Ionized Gas" // Astron. and Astrophys. 1982, V. 114, P. 7-8.

47. Contopoulos G. "The effects of resonances near corotation in barred galaxies" // Astron and Astrophys. 1981, V.102, P. 265282.

48. Corradi R., Bouleusteix J., Bosma A., Amram P., Capaccioli M. "Kinematical observations of ordinary spiral galaxies A bibliographical compilation" // Astron. and Astrophys. Sup., 1991, V.90, 121-159.

49. Creze M., Mennesier M.O. "An Attempt to Interpret the Mean Properties of the Velocity Field of Young Stars in Terms of Lin's Theory of Spiral Waves" // Astron. and Astrophys. 1973, V. 27, P.281-289.

50. Deharveng J.M., Pellet A. "Kinematic and dynamic study of M31 from observations of emission regions" // Astron. and Astrophys., 1975, V. 38,P.15-28.

51. Dennefeld M., Kunth D. "Supernova remnants and H II regions in

52. M31" // Astron. J, 1981, V. 86, P. 989-997.

53. Diaz A. I., Terlevich E., Vilchez J. M., Pagel В. E. J., Edmunds M.

54. G. "Abundance analysis of giant H II regions in M51" // Monthly

55. Notices Roy. Astron. Soc. 1991, V. 253, P. 245-255.

56. D'Odorico S., Rosa M., Wampler E.J. "Search for Wolf-Rayetfeatures in the spectra of giant HII regions. I Observations in

57. NGC 300, NGC 604, NGC 5457 and He2-10" // Astron.

58. Astrophys. Suppl. Ser. 1983, V.53, P. 97-108.

59. Dressel L.L., Condon J.J. "Accurate optical positions of brightgalaxies" // Astrophys. J. Suppl., 1976, V. 31, P. 187-236.

60. Dubout R., Laval A., Maucherat A., Monnet G., Petit M., Simien

61. F. "Ionized gas in the disk of M 33" // Astrophys. Lett. 1976, V.17, L. 141.

62. Dufour R. J., Talbot R. J., Jensen E. В. "M83 II: Spectral characteristics and chemical abundances of H II regions" // Astrophys. J. 1980, V. 236, P. 119-134.

63. Edelsohn D.J., Elmegreen B.G. "Corrugations in galactic discs generated by Magellanic-type perturbers" 11 Monthly Notices Roy. Astron. Soc., 1997. V.287. P. 947-954.

64. Efremov Yi. N., Elmegreen B. "Hierarchical star formation from the time-space distribution of star clusters in the Large Magellanic Cloud" // Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 1998, V.299, P.588-594.

65. Elmegreen В., Wilcots E., Pisano D. "HI Observations of the spiral arm pattern speed in the late-type barred galaxy NGC 925" // Astrophys. J., 1998, V. 494, P. L37-L39.

66. Fierro J., Torres-Peimbert S., Peimbert M. "Chemical composition gradient in NGC 2403 and the stellar mass limit" // Proced. ASP, 1986, V. 98, P. 1032-1040.

67. Fioc M., Rocca-Volmerange R. "PEGASE: a UV to NIR spectral evolution model of galaxies. Application to the calibration of bright galaxy counts." // Astron. and Astrophys. 1997, V. 326, P. 950-962.

68. Fraternali F., Oosterloo Т., Sancisi R., van Moorsel "A New, Kinematically Anomalous H I Component in the Spiral Galaxy NGC 2403"// Astrophys. J., 2001. V.562, P. L47-L50.

69. Gottesman S.T., Weliachew L. "A high-resolution neutral-hydrogen study of the galaxy M81". // Astrophys. J. 1975, V. 195, pp.23 45.

70. Gottesman S.T "High-resolution observations of the neutral hydrogen in the galaxy NGC 925" // Astron. J., 1980, V. 85, P. 824-835.

71. Hoglung В., Roberts M.S. "Properties of Galaxies: the Neutral Hydrogen Distribution and Radial-Velocity Field of NGC 925." // Astrophys. J., 1965, V.142, P. 1366-1375.

72. Humpreys R.M., Sandage A. "On the stellar content and structure of the spiral Galaxy M33" // Astrophys. J. Suppl. Ser. 1980, V. 44, P. 319-381.

73. Jensen E.B., Strom K.M., Strom S.E. "Composition Gradients in Spiral Galaxies: a Consistency Check on the Wave Theory" // Astropys. J. 1976, V. 209, P. 748-769.

74. Jensen E.B., Talbot R.J., Dufour R.J. "M83. Ill Age and brightness of young and old stellar populations" // Astrophys. J. 1981, V. 243, P. 716-735.

75. Kalnajs A.J. "A confrontation of density wave theories with observations" // Structure and properties of nearby Galaxies, IAU Symp. No 17, eds. Berkchujesen E.M. and Wielebinski R., Reidel, Dordrecht, 1978, P. 113-130.

76. Kennicutt R.C., Tamblyn P., Congdon C.W. "Past and future star formation in disk galaxies" // Astrophys. J, 1994, V. 435, P. 22 36. Kennicutt R. "The Global Schmidt Law in Star-forming Galaxies" // Astrophys. J, 1998, V. 498, P. 541 552.

77. Marcelin M., Boulesteix S., Courtes G. "The velocity field of the ionized gas in the barred galaxy NGC 925". // Astron. and Astrophys. 1982, V. 108, P. 134-140.

78. Marcelin M., Boulesteix S., Georgelin Y. "The velocity field of the ionized gas in NGC 2903". // Astron. and Astophys. 1983, V.128, P. 140- 147.

79. Marcelin M., Boulesteix S., Georgelin Y. "The velocity field of the ionized gas in NGC 300" // Astron. and Astophys. 1985, V.151, P. 144-150.

80. Martin P., Roy J-R. "The oxygen abundance gradient in the barred spiral galaxy NGC 4303" // Astrophys. J. 1992, V. 397, P. 463476.

81. Mas-Hesse, J. M., Kunth, D. "A comprehensive study of intense star formation bursts in irregular and compact galaxies" // Astron. and Astrophys. 1999, V. 349, P. 765-795.

82. Massey,P.; Johnson, K.E.; Degioia-Eastwood, K. "The Initial Mass Function and Massive Star Evolution in the OB Associations of the Northern Milky Way" // Astrophys. J, 1995, V. 454, P.151-171.

83. Mayya Y.D., "Embedded clusters in giant extragalactic H II regions, 1: BVRH-alpha photometry" // Astron. J. 1994, V. 108, P. 1276-1291.

84. Mihos J.C., Bothun G. "NGC 2442: Tidal Encounters and the Evolution of Spiral Galaxies" // Astrophys.J., 1997, V.481, P. 741751.

85. Mihos J.C., Bothun G. "H alpha Velocity Mapping of Ultraluminous Infrared Galaxies" // Astrophys.J., 1998, V.500, P. 619-631.

86. Noordermeer E., Sparke L.S., Levine S.E. "The kinematics of lopsided galaxies" // Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2001, V. 328, P. 1064- 1080.

87. Nota A., Sirianni M., Leitherer C., DeMarchi G., Clampin M. "The Low End of the Initial Mass Function in R136" // Newsletter STSI, 1998, V. 15, No.4, P. 2-3.

88. Pence W., Taylor K., Freeman K., de Vaucouleurs G., Atherton P.

89. Detailed study of the barred spiral galaxy NGC 4027. II Internalkinematics" // Astrophys. J., 1988, V. 326, P. 564-573.

90. Pence W., Taylor K., Atherton P. "Photometry and gas kinematicsof the spiral galaxy NGC 1566" // Astrophys. J., 1990, V.357, P.415.425.

91. Rigopoulou, D.; Lutz, D.; Genzel, R.; Egami, E.; Kunze, D.; Sturm, E. "ISO Observations of Starburst and Ultraluminous Galaxies" // Rev. Мех. Astron. Astrofis. Ser. Conf., 1997, V.6, P. 87-89.

92. Rogstad D.H., Shostak G.S. "Gross Properties of Five Scd Galaxies as Determined from 21-centimeter oB" // Astrophys. J. 1972, V. 176, P. 315-322.

93. Rogstad D.H., Shostak G.S., Rots A.H. "Aperture synthesis of neutral hydrogen in the galaxies NGC 6946 and 1С 342" // Astron & Astrophys. 1973, V. 22, P. 111-119.

94. Rots A.H., Shane W.W. "Distribution and Kinematics of Neutral Hydrogen in the Spiral Galaxy." // Astron.and Astrophys. 1975, V. 45, pp. 25 45.

95. Roy J-R., Walsh J. R. "Imaging spectroscopy of H II regions in the barred spiral galaxy NGC 1365" // Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 1988, V. 234, P. 977-991.

96. Rozas M., Zurita A., Beckman J.E. "The ionized gas in the spiral galaxy NGC 3359.1. Ph" // Astron. and Astrophys, 2000, V. 354, P. 823-835.

97. Rubin V.S., Burbidge E.M., Burbidge G.R. "Motions in Barred Spirals. VII. The Velocity Field of NGC 925." // Astrophys. J., 1964, V. 140, P. 94-98.

98. Rubin V.S., Ford W. K., D'Odorico S. "Emission-Line Intensities and Radial Velocities in the Interacting Galaxies NGC 4038-4039" // Astrophys. J., 1970, V. 160, P. 801-810.

99. Sabbadin F., Ortolani S., Bianchini A. "The ionized gas in the irregular galaxy NGC 4449" // Astron. and Astrophys. 1984, V. 131, P. 1-8.

100. Sakhibov F., Smirnov M.A. "Initial mass function in star formation complexes in galaxies" // Astron. and Astrophys. 2000, V. 354, P. 802-814.

101. Sakhibov F., Smirnov M.A. "On the evolution of the SFR in galactic disks." // Astrophys. and Space Sci. 2003, V.284. P. 731734.

102. Salpeter E. E. "The Luminosity Function and Stellar Evolution" // Astrophys. J., 1955, V. .121, P.161-167.

103. Samland M., Hensler G."Chemo-Dynamical Models and the Star Formation History of Galaxies" // 1996, IAU Symp. № 171, 2327.

104. Sandage A., Tammann G.A. "Steps toward the Hubble constant. IV Distances to 39 galaxies in the general field leading to a calibration of the galaxy luminosity classes and a first hint of the value of H sub" // Astrophys. J. 1974, V. 194, P. 559- 568.

105. Scalo J.M. "The IMF revisited: A case of variations" // in, proceedings of the 38th Herstmonceux Conference "The stellar initial mass function" ed. By Gilmore G., Parry L., Ryan S., 2001 (private communication).

106. Scalo J.M. "The IMF in young galaxies: What theory might tell us". // In "The Birth of Galaxies" ed. Guiderdoni G. et al., 2001 (private communication).

107. Schields G.A., Tinsley B.M. "Composition gradients across spiral galaxies. II The stellar mass limit" // Astrophys. J., 1976, V.203, P. 66.-71.

108. Schinnerer E., Eckart A., Tacconi L.J., Genzel R. „Bars and Warps Traced by the Molecular Gas in the Seyfert 2 Galaxy NGC 1068" // Astrophys. J., 2000, V. 533. P. 850-868.

109. Schommer R., Caldwell N., Wilson A., Baldwin J., Phillips M., Williams Т., Turtle A. "Ionized gas and radio emission in thebarred Seyfert galaxy NGC 5728" // Astrophys. J., 1988, V. 324, P. 154-171.

110. Schommer R.A., Bothun G.D., Williams T.B., Mould J.R. "Measuring galaxy distances from optical rotation curves" // Astron. J., 1993, V. 105, P.97-120.

111. Searle L. "Evidence for Composition Gradients across the Disks of Spiral Galaxies" // Astrophys. J. 1971, V. 168, P. 327-342. Shields G. A., Searle L. "The composition gradient across M101" //Astrophys. J. 1978, V. 222, P. 821-832.

112. Shields G. A., Skillman E. D., Kennicutt R. C. "High chemical abundances in Virgo spiral galaxies?" // Astrophys. J. 1991, V. 371, P. 82-91.

113. Shostak G.S. "Integral properties of late-type galaxies derived from H I observations" // Astron. and Astrophys. 1978, V. 68, P. 321-341.

114. Shostak G.S., van der Kruit P.C. "Studies of nearly face-on spiral galaxies. II H I synthesis observations and optical surface photometry of NGC 628" // Astron. and Astrophys. 1984, V. 132, P. 20-32.

115. Shu F.H., Stachnik R.V., Yost J.C. "On the Density-Wave Theory of Galactic Spirals. III. Comparisons with External Galaxies" // Astrophys. J., 1971, V. 166, P. 465-482.

116. Spinrad H., Taylor B.J. "The Stellar Content of the Nuclei of Nearby Galaxies. I. M31, M32, and M81" // Astrophys. J. Supl. Ser. 1971, V 22, P. 445-484.

117. Terlevich R., Melnick J. "Warmers The missing link between Starburst and Seyfert galaxies" // Mothly Notices Roy. Astron. Soc. 1985, V. 213, P. 841-856.

118. Teuben P., Sanders R., Atherton P., van Albada G. "Kinematics and dynamics of the central region in the barred galaxy NGC 1365" // Monthly Notices Roy. Astron .Soc. 1986, V. 221, P. 1-. 13.

119. Tinsley В. M. "Galactic Evolution" // Astron. and Astrophys. 1972, V. 20, P. 383-396.

120. Toomre A. "Theories of spiral structure" // Ann. Rev. Astron. Astrophys., 1977, V. 15, P.437-478.

121. Tully B. "The Kinematics and Dynamics of M51. 1. the Observations" // Astrophys. J. Sup., 1974, V. 27, P. 415-435. Tully R.B. // Nearby Galaxies Catalog, 1980, Cambridge University Press

122. Viallefond F., Goss W.M., Allen R.J. "The giant spiral galaxy M 101. VIII Star formation in HI-HII associations"// Astron. and Astrophys. 1982. V.115. P.373-387.

123. Viallefond F., Thuan T.X. "A multifrequency study of star formation in the blue compact dwarf galaxy IZw 36" // AstrophysJ. 1983, V. 269, P. 444-465.

124. Wielen R. „The diffusion of stellar orbits derived from the observed age-dependence of the velocity dispersion" // Astron. And Astrophys., 1977, V. 60, P. 263-275.

125. Wray J.D., Vaucouleurs G de "The brightest superassociations in spiral and irregular galaxies as extragalactic distance indicators" // Astron. J. 1980, V.85, P. 1-8.

126. Young J.S., Scoville N. "Extragalactic CO Gas distributions which follow the light in 1С 342 and NGC 6946" // Astrophys. J. 1982, V. 258, P. 467-489.

127. Zaritsky D., Elston R., Hill J. M. "Kinematics and composition of H II regions in spiral galaxies. I M33" // Astron. J. 1989, V. 97, P. 97-106.

128. Zaritsky D., Elston R., Hill J. M. "Kinematics and composition of H II regions in spiral galaxies. II M51, Ml01 and NGC 2403" // Astron. J. 1990, V. 99, P.l 108-1123.

129. Zaritsky D., Kennicutt R. C., Huchra J.P. „Н II regions and the abundance properties of spiral galaxies" // Astrophys. J.,1994 V. 420, P. 87-109.

130. Zhang X., Wright M., Alexander P. "High-Resolution CO and H i Observations of the Interacting Galaxy NGC 3627" // Astrophys. J., 1993, V. 418, P. 100-112.

131. Zurita A., Rozas M., Beckman J.E. "The origin of the ionization of the diffuse interstellar medium in spiral galaxies" // Astron. and Astrophys., 2000, V.363, P. 9-28.