Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Взаимодействующие галактики на z?1

Диссертация: Взаимодействующие галактики на z?1
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Приливные структуры галактик (см. примеры на рис. 1, 2) известны очень давно. Первое упоминание о них было сделано уже около 200 лет назад. Вильям Гершель был первым, кто описал несколько двойных систем слабых туманностей и отметил, что некоторые из туманностей связаны тонкими полосками светящегося вещества. Почти двести лет спустя Тумре, Тум-ре посредством численного моделирования показали, что… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Взаимодействующие галактики в глубоких полях Космического телескопа Хаббл
    • 1. 1. Введение
    • 1. 2. Каталог взаимодействующих галактик

Взаимодействующие галактики на z?1 (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

2.2 Выборки галактик и измеряемые параметры.22.

2.2.1 Близкие и далекие галактики с приливными структурами 22.

2.2.2 Параметры приливных структур .23.

2.3 Результаты и обсуждение.25.

2.3.1 Геометрические характеристики приливных хвостов .25.

2.3.2 Зависимость между светимостью галактики и длиной хвоста.30.

2.3.3 Протяженность приливных хвостов в угловой мере.33.

2.4 Заключение.37.

3 Статистика взаимодействующих галактик на г ~ 0.7 40.

3.1 Введение. 40.

3.2 Галактики с приливными структурами на г ~ 0.7. 41.

3.2.1 Выборка галактик. 41.

3.2.2 Оценка темпа эволюции. 44.

3.3 Встречаемость галактик типа М 51. 46.

3.4 Обсуждение результатов. 49.

3.4.1 Галактики с приливными хвостами. 49.

3.4.2 Галактики типа М 51. 54.

3.5 Заключение. 55.

Заключение

57.

Список литературы

60.

Приложение А. 68.

Приложение В. 83.

Гравитационное взаимодействие с окружением (другими галактиками, межгалактической средой) является одним из основных факторов эволюции галактик. В настоящую эпоху взаимодействия и слияния относительно редки, в состав взаимодействующих систем входит не более 5−10% галактик ([33], [91]). В прошлом такие процессы, по-видимому, были гораздо более интенсивными. Это подтверждается как прямым изучением морфологии далеких обьектов, так и разного рода статистическими исследованиями выборок галактик на разных красных смещениях х (см., например, обзор [1]).

Детальное изучение далеких взаимодействующих галактик стало возможным лишь в последние пару десятилетий, благодаря, в первую очередь, работе Космического телескопа Хаббл (Н8Т), позволяющего получать изображения слабых галактик с высоким разрешением, и крупнейшим наземным оптическим телескопам, используемым для спектроскопии галактик. В настоящей работе исследуются два класса далеких взаимодействующих галактик — галактики с крупномасштабными приливными структурами, легко различимыми на оптических изображениях, и галактики типа М51.

Приливные структуры галактик (см. примеры на рис. 1, 2) известны очень давно. Первое упоминание о них было сделано уже около 200 лет назад. Вильям Гершель был первым, кто описал несколько двойных систем слабых туманностей и отметил, что некоторые из туманностей связаны тонкими полосками светящегося вещества [25]. Почти двести лет спустя Тумре, Тум-ре [77] посредством численного моделирования показали, что такие экзотические структуры можно естественным образом объяснить приливными искажениями гравитационно взаимодействующих галактик.

Рис. 2: Двойная система Агр 242 (NGC 4G76AJ3) (HST).

Приливные структуры имеют, как правило, низкую поверхностную яркость и их сложно выделять у далеких галактик. Однако, как показало моделирование их видимости на разных красных смещениях (Хиббард, Вакка [31]), при наблюдениях на Космическом телескопе Хаббл с длинными экспозициями, которые используются при наблюдениях глубоких полей, приливные образования остаются видимыми вплоть до г ~ 1. Прямое изучение галактик с приливными хвостами в северном и южном глубоких полях Хаббла (НБГ-М [96] и НБР-Я [97] подтвердило этот вывод ([65], [66]).

Воронцов-Вельяминов [80] был одним из первых, кто привлек внимание к интересному подмножеству галактик, которое состоит из большой спиральной галактики и относительно небольшого спутника около конца спирального рукава. Воронцов-Вильяминов ([82], [83]) утверждал, что он нашел 160 таких двойных систем типа М51 (см. примеры на рис. 3,4). Многие из них он включил в свой «Атлас взаимодействующих галактик» [84]. Галактики типа М51 оказались настолько многочисленными, что Воронцов-Вильяминов [80] предположил, что эти галактики не являются результатом случайной проекции, но являются физически связанными системами.

Арп также изучил этот специфический вид двойных галактик. Он включил 54 такие системы в свой «Атлас пекулярных галактик» [3]. Как и Воронцов-Вельяминов, Арп считал, что небольшие спутники представляют собой выбросы из главной галактики.

Говоря в целом, галактики типа М51 остаются относительно малоизученными объектами. Прототип — галактика М 51 — многократно и детально наблюдалась и моделировалась, однако такие объекты как класс остаются почти неисследованными.

Рис. 3: Галактика М 51 (Агр 85) (НБТ).

Рис. 4: Двойная система Агр 87 (ПЭТ).

13 настоящей работе сделана первая попытка изучения характеристик больших выборок близких и далеких взаимодействующих галактик с целью поиска возможной эволюции характеристик их приливных образований, а также изменения пространственных плотностей самих галактик.

Актуальность проблемы.

Согласно современным представлениям, образование галактик — длительный процесс, в ходе которого они эволюционируют под влиянием как внутренних (развитие разного рода неустойчивостей, медленная динамическая эволюция), так и внешних факторов. Одним из таких важнейших факторов является гравитационное взаимодействие между галактиками, их слияние, аккреция вещества.

В настоящее время накопились большое количество новых данных о близких взаимодействующих галактиках, однако такие данные о далеких объектах явно недостаточны. Актуальность проблемы определяется необходимостью создания и исследования больших выборок галактик разных типов на различных красных смещениях для наблюдательной проверки современных моделей формирования и эволюции галактик.

Цели и задачи работы.

Основной целью настоящей работы является изучение двух типов взаимодействующих галактик — галактик с приливными структурами и галактик типа М 51 — на красном смещении % ~ Для решения этой задачи необходимо составить выборки объектов этих типов и выполнить их анализ.

Научная новизна.

На основе анализа архивных кадров ряда глубоких полей Космического телескопа Хаббл (HDF-N, HDF-S, HUDF, GOODS, GEMS) составлены новые выборки далеких галактик с приливными структурами (875 галактик) и галактик типа М51 (78 объектов). В ходе работы были просмотрены изображения нескольких десятков тысяч галактик, из которых в католог включено около тысячи. Все галактики отождествлены с известными списками галактик, найдены видимые звездные величины и красные смещения. Впервые изучены геометрические характеристики приливных структур близких и далеких взаимодействующих галактик, показано, что далекие галактики имеют, в среднем, более короткие приливные хвосты. На основе анализа встречаемости взаимодействующих галактик в глубоких полях сделан вывод о росте их пространственной плотности с увеличением красного смещения.

Научная и практическая ценность.

Научная и практическая ценность работы состоит в том, что она содержит обширный наблюдательный материал по близким и далеким взаимодейтсву-ющим галактикам, который может быть использован при решении широкого круга задач, связанных с взаимодействием и эволюцией галактик.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1) Новая выборка галактик с приливными структурами и галактик типа М 51 в 5 глубоких полях Космического телескопа Хаббл.

2) Анализ геометрических характеристик приливных хвостов близких и далеких взаимодействующих галактик, вывод о меньшей наблюдаемой длине приливных структур у далеких галактик.

3) Вывод о росте пространственных плотностей галактик с приливными структурами и галактик типа М 51 с красным смещением.

Апробация результатов.

Основные результаты данной работы представлялись на семинаре кафедры космических технологий и прикладной астродинамики факультета прикладной математики — процессов управления СПбГУ, на семинаре кафедры астрофизики математико-механического факультета СПбГУ, на семинаре астрофизических подразделений ГАО РАН, на международной студенческой конференции «Science and progress» (С.-Петербург, 14−18 ноября 2011).

Список публикаций автора по теме диссертации.

Основные результаты диссертации изложены в 4-х печатных работах:

1. Я. Х. Мохамед, В. П. Решетников, «Взаимодействующие галактики в глубоких полях Космического телескопа Хаббл», Астрофизика, 2011, Т.54, N.2, С.181−187.

2. Я. Х. Мохамед, В. П. Решетников, Н. Я. Сотникова, «О характеристиках приливных структур взаимодействующих галактик», Письма в Астрон. журн., 2011, Т.37, N.10, С.730−739.

3. В. П. Решетников, Я. Х. Мохамед, «Статистика взаимодействующих галактик на 2 ~ 0.7 «, Письма в Астрон. журн., 2011, Т.37, N.11, С.803−810.

4. Y.H. Mohamed, «Interacting galaxies at z 0.7», Conference Abstracts, International Student Conference «Science and progress», St. PetersburgPeterhof, November, 14−18, 2011, P. 61.

Личный вклад автора.

В работе [1] автором выполнен поиск и отбор галактик в глубоких полях, интерпретация результатов произведена совместно. В работах [2] и [3] автором произведена обработка наблюдательного материала, интерпретация осуществлена совместно.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы, содержащего 103 наименования и двух приложений, содержит 17 рисунков и 2 таблицы. Общий объем диссертации 98 страниц.

Основные результаты и выводы, полученные в работе:

1. Составлена новая выборка галактик с приливными структурами и галактик типа М51 в 5 глубоких полях Космического телескопа Хаббл (HDF-N, HDF-S, HUDF, GOODS, GEMS). В ходе работы просмотрены изображения нескольких десятков тысяч галактик, из которых в католог включено около тысячи. Полученный материал представляет собой самые большие из доступных в настоящее время в литературе выборки взаимодействующих галактик среди далеких объектов.

2. Измерены геометрические характеристики приливных хвостов близких и далеких взаимодействующих галактик (длина, ширина, параметр формы — D2/D1), измерены поверхностные яркости. Оказалось, что визуально выделяемые приливные структуры, в среднем, представляют собой однородный класс объектов, который при данной светимости галактики можно охарактеризовать типичными значениями линейной и угловой длины, поверхностной яркости, полной светимости.

Показано, что положение взаимодействующих галактик на плоскости «светимость галактики (Ь) — длина приливного хвоста (7)» может быть объяснено простой геометрической моделью, причем верхняя огибающая наблюдаемого распределения имеет вид I ос ^/Ь.

Наблюдаемая длина хвостов далеких галактик оказалась, в среднем, меньше, чем у близких. Причиной этого, вероятно, является трудно формализуемое сочетание эффектов селекции и реальной эволюции свойств галактик.

3. Проведён статистический анализ взаимодействующих галактик. На основе большой выборки далеких галактик с приливными хвостами и галактик типа М 51 мы оценили эволюцию пространственных плотностей объектов этих типов до? = 0.7. Оказалось, что их наблюдаемые плотности увеличиваются с красным смещением примерно как (1 + г)2,6.

На 2 = 0.7 темп слияний, приводящий к формированию протяженных приливных хвостов, составляет0.1 на одну галактику ярче М (В) = — 18 т за миллиард лет. Соответствующий темп слияний для галактик типа М 51 примерно в 2−3 раза меньше.

За последние 6−7 млрд. лет, то есть при г < 0.7, примерно треть галактик с М (В) < — 18 т должны были испытать сильные гравитационные возмущения и слияния, <^1/10−1/5 галактик поглотили близкие спутники с Ь8/Ьт «0.1 — 0.2.

Было также показано, что оценки темпа слияний галактик сильно зависят от принимаемой шкалы времени, в течение которой они выглядят пекулярными (?"). Например, учет возможной зависимости от красного смещения (с ростом? время отождествления приливных структур сокращается) может увеличить приведенные выше величины темпов слияний в несколько раз.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю В. П. Решетникову за руководство работой, ценные советы при выполнении и постоянное внимание.

Автор также хотел бы выразить свою глубокую признательность всем тем, кто прямо или косвенно оказывал помощь и поддержку автору во время выполнения настоящей диссертации.

Наконец, неоценимая помощь и поддержка были оказаны автору со стороны его жены и сыновей, родителей, сестер, братьев и других родственников.

Заключение

.

В настоящей работе было проведено исследование двух типов объектовгалактик с приливными структурами и галактик типа М 51 в глубоких полях Космического телескопа Хаббл, представлены результаты изучения глобальной фотометрической структуры, характеристик прлиливных структур и галактик М51 в составе сильно взаимодействующих галактик. Это исследование включало в себя несколько этапов, и по его результатам был получен новый материал, который существенно дополняет данные, уже имеющиеся в литературе по галактикам с приливными структурами и галактикам типа М51, а также сделано несколько предварительных выводов, касающихся различных особенностей и природы этих объектов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Abraham, R.G., Galaxy interactions at low and high redshifts (Eds Barnes J.E., Sanders D.B.), 1998, Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., P.ll.
  2. Т.А., Теория вероятностей для астрономов и физиков, 1974, М.: Наука.
  3. Arp Н., Atlas of Peculiar Galaxies, 1966, Pasadena: California Inst. Technology.
  4. Arp H., Madore B.F., A catalogue of Southern Peculiar Galaxies and Associations, 1987, Cambridge: Cambridge Univ. Press.
  5. Balestra I., Mainieri V., Popesso P. et al., Astron. Astrophys., 2010, V.512, P.12.
  6. Barnes J., Hernquist L., Nature, 1992, V.360, P.715.
  7. Baugh C.M., Efstathiou G., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 1993, V.265, P.145.
  8. Bicker J., Fritze-v. Alvensleben U., Moller C.S., Fricke K.J., Astron. Astrophys., 2004, V.413, P.37.
  9. Bridge C.R., Appleton P.N., Conselice C.J. et al, Astrophys. J., 2007, V.659, P.931.
  10. Bridge C.R., Carlberg R.G., Sullivan M., Astrophys. J., 2010, V.709, P.1067.
  11. Casertano S., de Mello D., Dickinson M. et al., Astron. J., 2000, V.120, P.2747.
  12. Cluton-Brock M., Astrophys. Sp. Sci., 1972a, V.16, P.101.
  13. Cluton-Brock M., Astrophys. Sp. Sci., 1972b, V.17, P.292.
  14. Сое D., Benitez N., Sanchez S.F. et al., Astron. J., 2006, V.132, P.926.
  15. Colina L., Lipari S., Maccheto F., Astrophys. J., 1991, V.382, P.63.
  16. Conselice Ch.J., Bershady M.A., Dickinson M., Papovich C., Astron. J., 2003, V.126, P.1183.
  17. Conselice Ch.J., Yang C., Bluck A.F.L., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2009, V.394, P.1956.
  18. Dubinski J., Mihos J.Ch., Hernquist L., Astrophys. J., 1996, V.462, P.576.
  19. Dubinski J., Mihos J.Ch., Hernquist L., Astrophys. J., 1999, V.526, P.607.
  20. Due P.-A., 2011, arXiv: 1101.4834v2.
  21. Dutton A.A., van den Bosch F.C., Faber S.M. et al., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2011, V.410, P.1660.
  22. Elmegreen B.G., Kaufman M., Thomasson M., Astrophys. J., 1993, V.412, P.90.
  23. Elmegreen D.M., Elmegreen B.G., Ferguson Th., Mullan В., Astrophys. J., 2007, V.663, P.734.
  24. Eneev T.M., Kozlov N.N., Sunyaev R.A., Astron. Astrophys., 1973, V.22, P.41.
  25. А.И., Вселенная Гершеля, 1966, M.: Наука.
  26. Fakhouri О., Ma Ch.-P., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2008, V.386, P.577.
  27. Fernandez-Soto A., Lanzetta K.M., Yahil A., Astrophys. J., 1999, V.513, P.34.
  28. Gabasch A., Bender R., Seitz S. et al, Astron. Astrophys., 2004, V.421, P.41.
  29. Glazebrook K., Verma A., Boyle B. et al, Astron. J., 2006, V.131, P.2383.
  30. Hibbard J.E., Ph.D.thesis, 1995, Columbia University.
  31. Hibbard J.E., Vacca W.D., Astron. J., 1997, V.114, P.1741.
  32. Kampczyk P., Lilly S.J., Carollo C.M. et al, Astrophys. J. Suppl. Ser., 2007, V.172, P.329.
  33. И.Д., Теребиж В. Ю., Астрофизика, 1968, Т.4, С. 443.
  34. И.Д., Двойные галактики, 1987, М.: Наука.
  35. Kartaltepe J.S., Sanders D.B., Scoville N.Z. et al, Astrophys. J. Suppl. Ser., 2007, V.172, P.320.
  36. Keel W.C., Kennicutt R.C., Hummel E., van der Hulst J.M., Astron. J., 1985, V.90, P.708.
  37. Kitzbichler M.G., White S.D.M., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2008, V.391, P. 1489.
  38. Klimanov S.A., Reshetnikov V.P., Astron. Astrophys., 2001, V.378, P.428.
  39. С.А., Астрофизика, 2003, T.46, С. 191.
  40. Н.Н., Сюняев Р. А., Энеев Т. М., Доклады Академии Наук, 1972, Т.204, С. 579.
  41. Lavery R.J., Remijan A., Charmandaris V. et al., Astrophys. J., 2004, V.612, P.679.
  42. Le Fevre 0., Abraham R., Lilly S.J. et al, Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2000, V.311, P.565.
  43. Lopez-Sanjuan C., Balcells M., Garcia-Dabo C.E. et al, Astrophys. J., 2009a, V.694, P.643.
  44. Lopez-Sanjuan C., Balcells M., Perez-Gonzalez P.G. et al., Astron. Astrophys., 2009b, V.501, P.505.
  45. Lopez-Sanjuan C., Le Fevre O., de Ravel L. et al., Astron. Astrophys., 2011, V.530, P.20.
  46. Lotz J.M., Davis M., Faber S.M. et al, Astrophys. J., 2008, V.672, P.177.
  47. Lotz J.M., Jonsson P., Cox T.J., Primack J.R., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2010, V.404, P.575.
  48. McCracken H.J., Radovich M., Bertin E. et al, Astron. Astrophys., 2003, V.410, P.17.
  49. Metcalfe N., Shanks T., Campos A. et al, Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2001, V.323, P.795.
  50. Mihos J.Ch., Astrophys. J., 1995, V.438, P.75.
  51. Mihos J.Ch., Dubinski J., Hernquist L., Astrophys. J., 1998, V.494, P.183.
  52. Miller S.H., Bundy K., Sullivan M. et al, Astrophys. J., in press 2011, arXiv:1102.3911vl.
  53. Mirabel I.F., Lutz D., Maza J., Astron. Astrophys., 1991, V.243, P.367.
  54. Miskolczi A., Bomans D.J., Dettmar R.-J., Astron. Astrophys., in press 2011, arXiv:1102.2905vl.
  55. Mo H., van den Bosch F., White S.D.M., Galaxy formation and evolution, 2010, Cambridge University Press.
  56. Я.Х., Решетников В. П., Астрофизика, 2011, Т.54, С. 181.
  57. Я.Х., Решетников В. П., Сотникова Н. Я., Письма в Астрой, жури., 2011, Т.37, N.10. С. 730.
  58. Nair Р.В., Abraham R.G., Astrophys. J. Suppl. Ser., 2010, V.186, P.427.
  59. Norberg P., Cole Sh., Baugh C.M. et al., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 2002, V.336, P.907.
  60. Pfleiderer J., Siedentopf Я., Z. Astrophys., 1961, V.51, P.201.
  61. Pfleiderer J., Z. Astrophys., 1963, V.58, P.12.62. de Ravel L., Kampczyk P., Le Fevre 0. et al, Astron. Astrophys., in press2011, arXiV:1104.5470vl.
  62. Reshetnikov V.P., Astron. Astrophys., 1997, V.321, P.749.
  63. В.П., Письма в Астрой, журн., 1998, Т.24, С. 189.
  64. В.П., Письма в Астрон. журн., 2000а, Т.26, С. 83.
  65. Reshetnikov V.P., Astron. Astrophys., 2000b, V.353, P.92.
  66. Reshetnikov V.P., Sotnikova N.Ya., Astron. Astrophys. Trans., 2001, V.20, P.lll.
  67. В.П., Климанов С. А., Письма в Астрой, жури., 2003, Т.29, С. 488.
  68. В.П., Успехи Физ. Наук, 2005, Т.175, С. 1163.
  69. В.П., Деттмар Р.-Ю., Письма в Астрой, журн., 2007, Т. ЗЗ, С. 255.
  70. М., Мallen-Ornelas G., Astron. J., 2003, V.126, P. 1208.
  71. Sehombert J.M., Wallin J.F., Struck-Marceil C., Astron. J., 1990, V.99, P.497.
  72. Schweizer F., Astrophys. J., 1982, V.252, P.455.
  73. Н.Я., Решетников В. П., Известия Российской Академии Наук, 1998а, Т.62, С. 1757.
  74. Н.Я., Решетников В. П., Письма в Астрон. журн., 19 986, Т.24, С. 97.
  75. Springel V., White S.D.M., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 1999, V.307, P.162.
  76. Toomre AToomre J., Astrophys. J., 1972, V.178, P.623.
  77. Toomre A., Evolution of galaxies and stellar populations (Eds Tinsley B.M., Larson R.B.), 1977, New Haven: University Observatory.
  78. Vanzella E., Cristiani S., Arnouts S. et al, Astron. Astrophys., 2002, V.396, P.847.
  79. Воронцов-Вельяминов Б.А., Астрон. журн., 1957, Т.34, С. 8.
  80. Воронцов-Вельяминов Б.А., Атлас и каталог 356 взаимодействующих галактик, 1959, М.: МГУ.
  81. Воронцов-Вельяминов Б.А., Астрой, журн., 1975а, Т.52, С. 491.
  82. Воронцов-Вельяминов Б.А., Астрон. журн., 19 756, Т.52, С. 692.
  83. Vorontsov-Velyaminov В.A., Astron. Astrophys. Suppl. Ser., 1977, V.28, P.l.
  84. White S.D.M., Rees M.J., Мои. Not. Roy. Astron. Soc., 1978, V.183, P.341.
  85. Williams R.E., Blacker В., Dickinson M. et al, Astron. J., 1996, V.112, P.1335.
  86. Williams R.E., Baum S., Bergeron I.E. et al., Astron. J., 2000, V.120, P.2735.
  87. Wolf C., Meisenheimer K., Kleinheinrich M. et al., Astron. Astrophys., 2004, V.421, P.913.
  88. Wright A.E., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 1972, V.157, P.309.
  89. Yabushita S., Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 1971, V.153, P.97.
  90. А.В., Астрофизика, 1968, T.4, C.427.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!