Исследование слабых галактик с ультрафиолетовым континуумом Второго Бюраканского обзора неба

Правильное представление о галактиках как о гигантских звездных системах и надежное установление их внегалактической природы приходится на конец двадцатых годов XX века. В течение следующих десятилетий и до настоящего времени идет интенсивное развитие исследования галактик и накопление наблюдательных данных о них во всех диапазонах длин волн, доступных в настоящее время.

Совершенствование наблюдательной базы, вступление в строй крупнейших наземных и космических телескопов в конце XX столетия привело к беспрецедентному росту наблюдательных данных и развитию новых направлений астрономии.

Впервые применив объективную призму в сочетании с телескопом Шмидта Бюра-канской обсерватории с целью систематического поиска объектов с избыточным УФ излучением в континууме, в середине 60-х годов Б. Е. Маркарян (Маркарян, 1967) начал обзор, получивший название Первого Бюраканского спектрального обзора неба (FBS).

Первый Бюраканский обзор (Маркарян, 1967,1969а, 19 696- Маркарян и Липовецкий, 1971 — 1976; Маркарян и др., 1977 — 1981) выявил большое количество интересных внегалактических объектов, имеющих избыток УФ излучения. Параллельно Маркаряном была поставлена задача по распространению низкодисперсионных спектральных исследований на возможно более слабые объекты. Решение этой задачи стало основой для успешного проведения Второго Бюраканского обзора.

Впоследствии подобные обзоры с применением объективной призмы в сочетании с камерами Шмидта были предприняты в обсерваториях: Съерро-Тололо (Смит, 1975), Сайдинг-Спринг (Болтон и Севидж, 1978), Китт-Пик (Пеш и Сандулек, 1983), в Гамбурге (Попеску, 1996), в Калар-Алто (Заморано и др., 1994) и т. д. В середине семидесятых годов на том же телескопе системы Шмидта Бюраканской обсерватории был начат новый, Второй Бюраканский спектральный обзор неба (SBS).

ВВЕДЕНИЕ

6.

Актуальность.

Несмотря на то, что в процессе проведения многочисленных обзоров за последние 30 лет было выявлено большое количество галактик и звездообразных объектов, показывающих избыток УФ излучения, и/или объектов с эмиссионными линиями, их систематический поиск, а также тщательное изучение уже отобранных объектов по-прежнему представляют большой интерес. Такие исследования могут пролить свет на происхождение галактик и проследить связь между галактиками различных типов.

На основе данных, полученных в рамках обзорных работ, могут быть выделены и исследованы полные выборки объектов различных типов, что очень важно для уточнения поверхностных и пространственных распределений, и плотностей объектов тех или иных типов, и оценок их относительного количества в исследуемых объемах.

Еще одним актуальным аспектом является прямое сравнение данных, полученных различными обзорами в одной и той же области неба. Такие исследования необходимы для оценки эффективности отбора тех или иных типов объектов, проведенных разными методами в рамках различных обзоров.

Цель работы.

В настоящей работе поставлено целью исследование слабых галактик с УФ континуумом Второго Вюраканского обзора и ее сравнение с данными Первого Бюраканского обзора, а также с данными, полученными по подобным выборкам, имеющимся в литературе.

С этой целью были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведение спектральных наблюдений нескольких десятков слабых галактик SBS обзора на 6-м телескопе С АО РАН.

2. Проведение ПЗС фотометрических наблюдений для ряда ранее выявленных и некоторых новых AGN SBS обзора на телескопах Цейсс-1000 и Цейсс-600 САО РАН.

3. Обработка полученного спектрального и фотометрического материала.

4. Исследование интегральных свойств слабых галактик SBS обзора с УФ континуумом в оптическом и инфракрасном диапазонах.

ВВЕДЕНИЕ

7.

5. Сравнение полученных данных с данными Первого Бюраканского обзора и данными, полученными по подобным выборкам, имеющимся в литературе.

6. Анализ полученных результатов.

Научная новизна.

Проведены спектральные наблюдения 74 галактик с УФ континуумом на б-м телескопе и фотометрические наблюдения 51 галактики сейфертовского типа в В и V фильтрах на 1-м и 0.6-м телескопах САО РАН.

Обнаружены две сейфертовские галактики первого типа, 2 NLSyl, один LINER, 3 кандидата в LINER, 10 BCDG и 13 SBN. В общей сложности статистика данных приведенных в настоящей работе основана на спектральных данных о 646 объектах, что составляет около 70% необходимого для исследований наблюдательного материала. Определены точные координаты, красные смещения, светимости, параметры эмиссионных линий и другие данные для всех изученных объектов, произведена спектральная классификация. Наблюдательные данные представлены в таблицах и Приложениях (см. главу 2).

Проведено сравнение данных Второго и Первого Бюраканских обзоров. Показано, что SBS обзор позволяет распространить исследования на расстояния вплоть до 500 Мпк, при этом исследуемые объемы возрастают примерно в 15−20 раз по сравнению с Первым обзором. Так же как и в FBS галактики с УФ континуумом SBS обзора составляют 10% от галактик поля, среди которых 10% являются сейфертовскими галактиками.

Таким образом, в объеме около 300 Мпк сейфертовские галактики составляют 1% галактик поля, так же как и в Первом обзоре, где подобные данные получены для расстояний около 100 Мпк. Этот вывод очень важен для анализа сценариев образования как AGN, так и галактик вообще. Впервые получены данные о поверхностной плотности UVX галактик на расстояниях до 500 Мпк.

Проведено прямое статистическое сравнение данных SBS и других обзоров. Прямые сравнения данных обзоров SBS, CASE и KUG, проведенных в одной и той же области, показали, что на расстояниях 200 Мпк и более методы и критерии отбора объектов SBS обзора работают существенно более эффективно по сравнению с Case и KUG обзорами.

ВВЕДЕНИЕ

8.

Определены и изучены интегральные свойства слабых SBS галактик с УФ континуумом в ИК диапазоне. Проведены сравнения с имеющимися в литературе данными. Выполнено отождествление слабых галактик с УФ континуумом SBS обзора с IRAS источниками. Отождествлено 12 новых источников. Показано, что около 30% всей выборки (321 источник) и около 50% полной выборки В < 16.5 (236 источников) слабых галактик с УФ континуумом SBS обзора являются IRAS источниками. Для получения наиболее надежных результатов выборка ограничена исследованиями сейфертовских галактик, имея в виду, что наиболее надежно классифицируемым типом объектов являются галактики сейфертовского типа, где ширина линий и отношение их интенсивностей играет определяющую роль.

Показано также, что все сейфертовские галактики второго типа и лишь 2/3 Syl являются ИК источниками. Физический смысл полученного результата можно интерпретировать следующим образом: по-видимому, все сейфертовские галактики второго типа являются богатыми пылью и газом системами, и лишь 2/3 Syl содержат пылевую составляющую, достаточную для того, чтобы быть обнаруженными в ИК диапазоне.

Из 35 галактик сейфертовского типа 6 относятся к LIG (Luminous Infrared Galaxies), 2 относятся к ULIG (Ultraluminous Infrared Galaxies). Получен важный вывод о том, что основная масса сейфертовских галактик как первого, так и второго типов не является яркими и ультраяркими источниками ИК излучения. Важность вывода заключается в том, что почти все работы по поиску AGN в ИК области основаны на поиске ярких и ультраярких инфракраснных источников, среди которых ожидается высокий процент сейфертовских галактик. Полученный вывод означает, что лишь 15−20% галактик сейфертовского типа в объеме около 300 Мпк являются яркими и ультраяркими источниками ИК излучения.

Астрофизический смысл полученного результата сводится к тому, что лишь 15−20% активных ядер галактик имеют светимости в ИК области, сравнимые с оптическими светимостями ярчайших AGN и QSO. Последнее очень важно для построения спектрального распределения энергии различных типов активных ядер галактик, отражающих относительную долю теплового и нетеплового компонента в энергетическом балансе AGN.

Впервые получена прямая оценка доли IRAS источников среди галактик поля, а.

ВВЕДЕНИЕ

9 также ярких (LIG) и ультраярких (ULIG) галактик в объеме 300 Мпк Северного неба. Показано, что IRAS галактики, по-видимому, представляют лишь треть галактик поля, среди которых производится поиск AGN с сильным ИК излучением. Активные ядра галактик среди ярких (LIG) ИК галактик составляют 15−20% всей выборки AGN или 0.15−0.2% галактик поля. Собственно LIG галактики составляют около 0.3−0.4% галактик поля.

Структура и объем диссертации

.

Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Заключения и четырех Приложений. Объем диссертации 144 страницы, в том числе 28 рисунков, 25 таблиц. Библиография содержит 115 наименований.

5.4.4 Выводы.

Сравнение данных Первого и Второго Бюраканских обзоров показывает, что SBS обзор в состоянии с успехом отбирать галактики с УФ континуумом вплоть до 19 звездной.

Глава 5: СРАВНЕНИЕ ДАННЫХ SBS ОБЗОРА С ДАННЫМИ ДРУГИХ ОБЗОРОВ 81.

1 00 square degrees N= 231.

56 square degrees.

Рис. 5.12: Пространственное распределение галактик величины, что на 1.5 — 2 величины слабее, чем в Первом обзоре. SBS УФ галактики занимают диапазон красных смещений вплоть дог ^ 0.25, в то время как среди объектов FBS обзора практически нет галактик со значением красного смещения z>0.1. Галактики с УФ континуумом SBS обзора расположены в широком диапазоне светимости от М=-14 до М=-23, пик на гистограмме SBS УФ галактик отвечает значению светимости М=-20, что хорошо совпадает с данными, полученными для галактик FBS обзора.

Из распределения объектов по логарифму плотности ИК потока на 60 мкм видно, что SBS УФ галактики занимают диапазон от -0.7 до 2, в то время как FBS объекты находятся в диапазоне от -0.4 до 2. По-видимому, это свидетельствует о том, что галактики Первого обзора в среднем как в оптическом, так и в ИК диапазоне ярче галактик с УФ континуумом Второго обзора.

Из распределения галактик с УФ континуумом SBS и FBS обзоров по логарифму отношения светимости IRAS (60 мкм) к светимости в фильтре «В» можно заключить, что объекты обоих обзоров занимают примерно один и тот же диапазон от -0.8 до 2, пик на гистограмме распределения SBS галактик соответствует значению logiL^/Ьв) = 0.3 и совпадает с данными, полученными для галактик FBS обзора.

Глава 5: СРАВНЕНИЕ ДАННЫХ SBS ОБЗОРА С ДАННЫМИ ДРУГИХ ОБЗОРОВ 82.

Иными словами, FBS и SBS-UVX галактики, по-видимому, являются идентичными по своей природе объектами не только в оптическом, но и в дальнем ИК диапазоне.

Общие сравнения показали, что на расстояниях 200 Мпк и более методы и критерии отбора объектов SBS обзора работают существенно более эффективно по сравнению с Case, UCM и UM обзорами. Для сравнения: около 30% SBS УФ галактик имеют скорости больше или равные 15 000 км с-1, что соответствует 200 Мпк или более, тогда как на этих расстояниях UM обзор отбирает около 12% объектов, Case — около 7% и CGCGтолько чуть более 3% объектов. Таким образом, SBS обзор успешно отбирает объекты со скоростями вплоть до 27 000 км с-1, что соответствует расстояниям примерно 3504−370 Мпк.

Известно, что около 10% галактик с УФ континуумом Первого и Второго Бюра-канских обзоров являются сейфертовскими галактиками. Все рассматриваемые обзоры галактик с УФ континуумом имеют целью, в частности, поиск кандидатов в AGN. При оценке эффективности методов систематического поиска объектов тех или иных типов, применяемых при проведении различных обзоров, прямой метод сравнения независимо полученных данных в одной и той же области неба, по-видимому, является наиболее эффективным.

Из распределений по красным смещениям, а также из веерных диаграмм можно заключить, что исследуемые объекты хорошо представлены вплоть до расстояний около 400 Мпк. Прямые сравнения показали, что на расстояниях 200 Мпк и более, методы и критерии отбора объектов SBS обзора работают существенно более эффективно по сравнению с Case и KUG обзорами.

Распределения по красным смещениям всех трех обзоров сильно отличаются друг от друга. Галактики SBS обзора эффективно заполняют диапазон красных смещений 0.054−0.07, что соответствует расстояниям примерно 250−300 Мпк, тогда как другие обзоры в этом диапазоне красных смещений менее эффективны. Около 30% SBS УФ галактик имеют лучевые скорости >15 000 км с-1, тогда как KUG обзор отбирает около 12% объектов, Case около 7%.

Исследования галактик в области пересечения трех обзоров SBS Case KUG показывают, что несмотря на существенное отличие обзоров SBS и Case от KUG, где SBS и Case являются методически идентичными низкодисперсионными обзорами, a KUG —.

Глава 5: СРАВНЕНИЕ ДАННЫХ SBS ОБЗОРА С ДАННЫМИ ДРУГИХ ОБЗОРОВ 83 многоцветным", количество отобранных галактик вплоть до В<16.5 практически одинаково. Так как лишь около трети объектов являются общими для всех трех обзоров, очевидно, что последнее отражает методические отличия обзоров. Все три обзора отбирают различные типы галактик. Этот хорошо согласуется с выводами, полученными в работах Комта и др. (1994) и Галего и др. (1996).

Различие в плотности проявляется для объектов слабее В>16.5. При этом поверхностная плотность KUG галактик несколько больше, чем Case галактик, но ниже, чем SBS галактик. Поверхностная плотность SBS, Case и KUG с В<17.0 составляет 2.0, 1.3 и 1.7 галактик на квадратный градус соответственно. Поверхностная плотность галактик с УФ континуумом SBS, Case и KUG с т<16.5 составляет 1.00, 1.04 и 1.38 галактик на квадратный градус соответственно.

Различие в отбираемых типах объектов проявляется также при отборе наиболее интересных объектов, каковыми являются активные ядра галактик. Из 6 сейфертовских галактик, обнаруженных в SBS, лишь три обнаружены в Case обзоре и только два среди галактик KUG обзора.

Методологические различия обзоров SBS, Case с одной стороны, и KUG с другой стороны, приводят к тому, что относительное количество Sy галактик в выборках SBS, Case и KUG составляет, 9%, 5% и 2.5% соответственно. Таким образом, прямые сравнения показывают, что с целью поиска AGN и, в частности, галактик сейфертовского типа методика низкодисперсионных спектральных обзоров существенно (в 2−4 раза) более эффективна по сравнению с методикой отбора УФ объектов по цвету.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

87 лишь 15−20% галактик сейфертовского типа в объеме около 300 Мпк являются яркими и ультраяркими источниками ИК излучения.

Астрофизический смысл полученного результата сводится к тому, что лишь 15−20% активных ядер галактик имеют светимости в ИК области, сравнимые с оптическими светимостями ярчайших AGN и QSO. Последнее очень важно для построения спектрального распределения энергии различных типов активных ядер галактик, отражающих относительную долю теплового и нетеплового компонента в энергетическом балансе AGN. Таким образом, рассеяние коротковолнового непрерывного излучения на частицах пыли и молекулах, приводящее к ее переизлучению в ИК области и создающее ИК «bamp», проявляется лишь у 15−20% AGN.

Впервые получена прямая оценка доли IRAS источников среди галактик поля, а также ярких (LIG) и ультраярких (ULIG) галактик в объеме 300 Мпк Северного неба. Показано, что IRAS галактики, по-видимому, представляют лишь треть галактик поля, среди которых производится поиск AGN с сильным ИК излучением. Активные ядра галактик среди ярких (LIG) ИК галактик составляют 15−20% всей выборки AGN или 0.15−0.2% галактик поля. Собственно LIG галактики составляют около 0.3−0.4% галактик поля.