ОБНАРУЖЕНИЕ ГАЛАКТИК С БОЛЬШИМИ ПЕКУЛЯРНЫМИ СКОРОСТЯМИ
DISCOVERY OF GALAXIES WITH HIGH PECUIAR VELOCITIES
Рис. 17. Распределение на небе 8811 галактик со скоростями менее 3000 км/с. Красные точки показывают галактики с большими негативными пекулярными скоростями. Половина из них концентрируется в области Coma I, отмеченной прямоугольником. Fig. 17.The sky distribution of 8811 galaxies with velocities less than 3000 km/s. Red points indicate galaxies with high negative peculiar velocities. A half of them is concentrated in the Coma I region denoted by a rectangle.
Близкие галактики с большими отрицательными пекулярными скоростями распределены на небе крайне неравномерно (рис. 17). Половина таких быстролетящих объектов сосредоточена в малой области неба, называемой «Облаком Coma I». Хаббловский поток вокруг данного комплекса показывает Z-образный эффект падения галактик на «Облако» с амплитудой около 700 км/с. Это явление может быть вызвано наличием в области Coma I «Темного аттрактора» с массой ~400 триллионов масс Солнца на расстоянии 15 Мпк от нас. На кинематику галактик вокруг Coma I возможно влияет наличие гигантской космической пустоты между скоплениями Coma и Virgo, стенки которой удаляются от ее центра. «Темный аттрактор» может оказаться новым типом астрономических объектов, неизвестным ранее.
И.Д. Караченцев, О.Г. Насонова, Х.М. Курто (Франция). ApJ, 743, id. 123 (2011). ПРОГРАММА «КОСМИЧЕСКИЕ ПОТОКИ» В рамках международной программы «Космические потоки» с помощью наблюдений на 100-м радиотелескопе GBT и 64-м телескопе в Parkes изучены характеристики нейтрального водорода (лучевые скорости, ширины HI-линий, HI-потоки) у 1822 галактик. Составлен архив наблюдений, данные которого предназначены для определения расстояния по соотношению «светимость ширина HI-линии» с точностью до 20%. Фотометрические и HI данные имеются для пяти выборок галактик: (1) галактик-калибраторов со Сверхновыми типа Ia, (2) для калибраторов зависимости Талли-Фишера в различных оптических и ИК-полосах, (3) для более близких спиральных галактик в окрестностях Местного сверхскопления (V< 3000 км/с), (4) для выборки галактик ИК-обзора IRAS c V< 6000 км/с, (5) для плоских галактик, видимых с ребра из каталогов RFGC и 2MFGC c V< 12000 км/с. Пересмотренные и упорядоченные наблюдательные данные по этим выборкам доступны на сайте «Extragalactic Distance Database».
The sky distribution of nearby galaxies with high negative velocities is very uneven (Fig. 17).
A half of these quick-flying objects is concentrated in the small sky area called «Coma I Cloud».
The Hubble flow around this complex shows the Z shaped effect of falling of galaxies onto the «Cloud» with amplitude about 700 km/s. This phenomenon can be caused by a «Dark attractor» in the Coma I region of mass ~400 trillion Solar masses at a distance of 15 Mpc from us.
Perhaps, the kinematics of galaxies around Coma I is affected by a giant space void between Coma and Virgo with walls moving away from its center. The «Dark attractor» can be a new type of astronomical objects unknown before.
I.D. Karachentsev, O.G. Nasonova, H.M. Courtois (France). ApJ, 743, id. 123 (2011). COSMIC FLOWS PROGRAMME Within the framework of the international program «Cosmic flows» the characteristics of neutral hydrogen (radial velocities, widths of HI lines, HI flows) in 1822 galaxies were studies by observations with the 100-m radio telescope GBT and 64-m Parkes telescope. Data of the compiled observational archives are meant for determination of distance by the ratio «luminosity – HI line width» with an accuracy up to 20%. Photometric and HI data are available for 5 samples of galaxies: (1) calibrator galaxies with type Ia Supernovae, (2) calibrators of the Tully-Fisher relation in different optical and infrared bands, (3) closer spiral galaxies in the vicinity of the Local Super Cluster (V< 3000 км/с), (4) a sample of the infrared survey IRAS with V< 6000 km/s, (5) flat edge-on galaxies from catalogs RFGC and 2MFGC with V< 12000 km/s.
The revised and ordered observational data are now accessible in the site «Extragalactic Distance Database».
ИСТОРИЯ ЗВЕЗДООБРАЗОВАНИЯ И ОКРУЖЕНИЕ КАРЛИКОВОЙ ГАЛАКТИКИ UGCA 92
HISTORY OF STAR FORMATION AND ENVIRONMENT OF THE DWARF GALAXY UGCA 92
Рис. 18. Слева – галактика UGCA 92 (HST/ACS, фильтр F606W). Размер поля 3.4′x3.4′. Справа - диаграмма «показатель цвета — звездная величина» для ее же звезд. Линиями нанесены изохроны, соответствующие среднему возрасту и металличности основных эпизодов звездообразования: (1) Z=0.008, t=10 Myr; (2) Z=0.001, t=50 Myr; (3) Z=0.0004, t=150 Myr; (4) Z=0.0004, t=13 Gyr. Fig. 18. Left – the galaxy UGCA 92 (HST/ACS, the filter F606W). The field size is 3.4′x3.4′.Right – the diagram «color index – stellar magnitude» for its stars. Lines denote isochrones corresponding to the average age and metallicity of main episodes of star formation: (1) Z=0.008, t=10 Myr; (2) Z=0.001, t=50 Myr; (3) Z=0.0004, t=150 Myr; (4) Z=0.0004, t=13 Gyr.
Карликовая иррегулярная галактика UGCA 92 (рис. 18, слева) обычно рассматривается как ближайший компаньон уникальной близкой галактики со вспышкой звездообразования NGC 1569. Моделирование истории звездообразования с помощью авторского программного пакета StarProbe на основе данных HST/ACS (программа 9771, I. Karachentsev) показало, что 84% полной массы звезд галактики образовалось 12-14 млрд. лет назад при достаточно высоком среднем темпе звездообразования SFR~0.14±0.01Mʘ/yr. Диапазон металличности этих звезд составляет [Fe/H] =-2.0 : -1.5 dex. Последний эпизод звездообразования начался 1.5—2 млрд. лет назад и продолжается до настоящего времени. Звезды, образовавшиеся в последние 500 млн. лет (SFR~0.036±0.002Mʘ/yr.), составляют 7.6% полной массы. Их металличность определяется не очень точно из-за бедной статистики по сравнению с более многочисленным старым звездам. Расчеты показывают, что значительная часть молодых звезд несомненно обогащена металлами, и соотношение [Fe/H] для них лежит в диапазоне 0.6 : -0.3 dex (рис. 18, справа).
По нашим последним измерениям расстояние между UGCA 92 и NGC 1569 составляет 360 кпк. Их близкие лучевые скорости и расположение на небе можно рассматривать как подтверждение того, что это физическая пара. Однако, мы не обнаружили корреляцию по времени для эпизодов звездообразования в этих двух галактиках. Таким образом, недавние интенсивные вспышки звездообразования в NGC 1569 не связаны с UGCA 92, на чью историю звездообразования такое соседство также, по-видимому, не повлияло.
The irregular dwarf galaxy UGCA 92 (Fig. 18, left) is usually considered the nearest companion of the unique nearby starburst galaxy NGC 1569.
The modeling of star formation history with the author program package StarProbe on the basis of HST/ACS data (program 9771, I. Karachentsev) has shown that 84% of the total mass of galaxy stars formed 12-14 billion years ago with the sufficiently high average star formation rate SFR~0.14±0.01Mʘ/yr.
The metallicity range of these stars is [Fe/H] =-2.0 : -1.5 dex. The last episode of star formation has started 1.5—2 billion years ago and still goes on. The stars that formed during recent 500 million years (SFR~0.036±0.002Mʘ/yr.) are 7.6% of the total mass.
The accuracy of their metallicity is not high because of poor statistics in comparison with more numerous old stars. Calculations show that a considerable part of young stars is undoubtedly enriched with metals, and their [Fe/H] ratio is within the range 0.6 : -0.3 dex (Fig. 18, right).
According to our recent measurements, the distance between UGCA 92 and NGC 1569 is equal to 360 kpc. Their close radial velocities and location in the sky can be considered as confirmation that this is a physical pair. However, we did not find any correlation between times of star formation episodes in these two galaxies. Thus, recent intensive starbursts in в NGC 1569 are not related with UGCA 92, and, in turn, the star formation history of the latter was not affected by this neighborhood.
L.N. Makarova, D.I. Makarov, S.S. Savchenko (SPbSU).
ЭМИССИОННЫЕ УЗЛЫ В M81
И НЕКОТОРЫХ КАРЛИКОВЫХ ГАЛАКТИКАХ Одним из результатов Нα-обзора, проводимого на БТА, явилось неожиданное обнаружение у некоторых dSph галактик мелких эмиссионных узлов, которые мы назвали «sparks». Нα-изображения трех сгущений голубых звезд между галактиками М 81 и NGC 3077 – Clump I, Clump II=d0959+68 (Сhiboucas et al. 2009), Clump III - использовались для получения оценок темпа звездообразования. Все три объекта обнаруживают слабую Нα-эмиссию, наиболее выраженную в Clump II, где заметно несколько компактных HII-областей, и еще имеется диффузная слабоконтрастная зона эмиссии. Лучевые скорости (SCORPIO/LS) объектов и еще эмиссионного пятна в карликовой сфероидальной галактике KDG 61 указывают на их расположение в протяженном газовом диске, охватывающем далекую периферию М 81. В отличие от KDG 61, лучевая скорость эмиссионного пятна в dSph-галактике DDO 44, расположенной по соседству с NGC 2403, не соответствует кинематике окраин этой спиральной галактики. Очевидно, что пятно принадлежит самой карликовой системе DDO 44, что является уникальным случаем. На снимках этой HII-области (HST) обнаружены 8 голубых звезд, чей УФ-поток способен обеспечить ее ионизацию.
AND SOME DWARF GALACXIES One of the results of the Нα survey conducted at the BTA was an unexpected detection of small emission knots in some dSph galaxies. We called them «sparks». To estimate star formation rate the Нα images of three clumps (Clump I, Clump II= d0959+68 (Сhiboucas et al. 2009), Clump III) of blue stars between the galaxies М 81 and NGC 3077 were used. All three objects show weak Нα emission which is the most pronounced in Clump II where several compact HII regions are noticeable and there is a diffuse low-contrast emission zone.
Radial velocities (SCORPIO/LS) of the objects and of the emission spot in the dwarf spheroidal galaxy KDG 61 indicate their location in an extended gaseous disk enveloping the distant periphery of M81. In contrast to KDG 61, the radial velocity of the emission spot in the dSph galaxy DDO 44 located near NGC 2403 does not correspond to kinematics of the outskirt of this spiral galaxy.
It is evident that the spot belongs to the dwarf system DDO 44. This is a unique case. In HST images of this HII region 8 blue stars were found with UV flux capable to provide its ionization.
ЗВЕЗДООБРАЗОВАНИЕ В БЛИЗКИХ КАРЛИКОВЫХ ГАЛАКТИКАХ Глубокие снимки (ACS/HST) в нескольких оптических полосах 60 близких карликовых галактик использованы для восстановления истории их звездообразования. Эта ограниченная расстоянием (D<4 Мпк) выборка содержит 12 сфероидальных галактик, 5 карликовых спиралей, 28 иррегулярных галактик, 12 объектов промежуточного типа dSph/dIr и 3 приливные карликовые структуры. Выборка охватывает диапазон абсолютных звездных величин в ~10m и содержит объекты с различной плотностью окружения от сильно взаимодействующих галактик до истинно изолированных. По восстановленной истории звездообразования по диаграммам «цвет-величина» сделаны следующие заключения: 1) средняя карликовая галактика формирует более 50% своих звезд до эпохи z = 2 и 60% звезд - до эпохи z = 1 безотносительно к ее нынешнему морфологическому типу; 2) средняя история звездообразования у dIr-, dTrans- и dSph-галактик почти одинакова на основном отрезке космического времени и значимо различается только в течение последнего 1 млрд. лет; 3) истории звездообразования у карликовых галактик являются комплексными, они не укладываются в простые модели одиночной вспышки или постоянного темпа звездообразования, или же экспоненциально затухающего темпа звездообразования.
Выборка исследованных галактик показывает сильную зависимость морфологии от плотности окружения: dSph-системы оказываются менее изолированными, чем dTrans и dIr. Преобразование dIr-галактик в dSph не может быть обусловлено внутренними механизмами, а связано с эффектами лобового давления («ram pressure») и приливного обдирания карликовых галактик, находящихся на близких расстояниях от нормальных.
Д.Р. Вейтц (США), Дж.Дж. Далкантон (США), Б.Ф. Виллиямс (США),…, И.Д.Караченцев. ApJ, 743, id. 8 (2011). По радио (GMRT, Индия) и оптическим (БТА) наблюдениям изучено соотношение между поверхностной плотностью нейтрального водорода HI и поверхностной плотностью темпа звездообразования у карликовых иррегулярных галактик экстремально низкой светимости (MB~-13m, W50~30 км/с). Обнаружено, что области с поверхностной плотностью газа более 10 Mʘ/пк2 показывают звездообразование, темпы которого уменьшаются с уменьшением плотности газа. Кроме того, эффективность звездообразования даже в самых богатых газом областях dIr-галактик примерно в 2 раза ниже, чем типичные темпы в дисках спиральных галактик. Отмечено, что отношение Hα-эмиссии к ИК-эмиссии возрастает с ростом плотности газа. Однако, этот эффект обусловлен не столько внутренним поглощением в карликовых галактиках, сколько вкладом массивных звезд, чаще встречающихся в областях высокой плотности газа и определяющих собой Нα-поток от галактик.
И.Д. Караченцев, С.С. Кайсин, С. Ройчодхьюри (Индия), Дж.Н. Ченалур(Индия).
STAR FORMATION IN NEARBY
DWARF GALAXIES Deep ACS/HST images of 60 nearby dwarf galaxies in several optical bands were used to reconstruct history of their star formation. This distance-restricted (D<4 Mpc) sample contains 12 spheroidal galaxies, 5 dwarf spirals, 28 irregular galaxies, 12 objects of the intermediate dSph/dIr type and 3 tidal dwarf structures. The sample covers the range of absolute stellar magnitudes ~10m and contains objects with different densities of environment, from strongly interacting galaxies to truly isolated ones.
From star formation history reconstructed by diagrams «color-magnitude» the following conclusions were made: 1) in an average dwarf galaxy more than 50% of its stars formed before the epoch z = 2, and 60% of stars – before the epoch z = 1 irrespective of its current morphological type; 2) the average star formation histories in dIr-, dTrans- and dSph galaxies are almost identical in the basic period of cosmic time, significantly differing only during the latest 1 billion years; 3) the star formation histories in dwarf galaxies are complex; they cannot be interpreted by simple models of a single starburst or a continuous star formation rate, or a star formation rate exponentially damped.
The sample of the galaxies under study shows that morphology strongly depends on the density of environment: dSph-systems turn out to be less isolated than dTrans and dIr. Transformation of dIr-galaxies into dSph cannot be caused by inner mechanisms, it is related to effects of “ram pressure” and tidal stripping of dwarf galaxies located at small distances from normal ones.
D.R. Weisz (USA), J.J. Dalcanton (USA), B.F. Williams (USA),…, И.Д.Караченцев. ApJ, 743, id. 8 (2011). Relation between the surface density of neutral hydrogen HI and surface density of star formation rate in irregular dwarf galaxies with extremely low luminosity (MB~-13m, W50~30 km/s) was studied by radio (GMRT, India) and optical (BTA) observations.
It was discovered that regions with the surface gas density more than 10 Mʘ/pc2 show star formation rate reduction as the gas density decreases. Besides, the star formation efficiency even in the most gas-rich regions of dIr-galaxies is about two times less than usual rates in disks of spiral galaxies. It was noted that the ratio of Hα emission to IR emission increases as the gas density increases.
However, this effect is caused basically not by internal absorption in dwarf galaxies but by contribution of massive stars located in regions of high gas density and determining the Нα flux from galaxies.
I.D. Karachentsev, S.S. Kaisin, S. Roychowdhury (India), J.N. Chengalur (India).
CONCENTRATION OF EVOLUTIONARY YOUNG DWARF GALAXIES IN THE NEARBY VOID
Рис. 19. Спектры в линии HI (NRT) и SDSS-изображения 4 карликовых галактик из выборки галактик из войда Lynx-Cancer. Плотности потока приведены в Ян, для J0926+3343 – в мЯн. Радиальные скорости и обилие элементов получены по наблюдениям на 6-м телескопе и/или из базы данных SDSS. Fig. 19. HI spectra (Nancay Radio Telescope) and SDSS images of 4 dwarf galaxies from the Lynx-Cancer void sample. Flux densities are given in Jy and J0926+3343 has a mJy scale. Radial velocities and abundances have been obtained with the SAO 6m telescope and/or with the SDSS database.
При изучении новой выборки 79-ти галактик (рис. 19) в близкой пустоте Lynx-Cancer (Dцентр= 18 Мпк) обнаружено шесть галактик с металличностями близкими к нижнему краю общего распределения (Z< Zʘ/20), которая, исходя из их светимости, в 2-7 раз ниже ожидаемой для аналогичных галактик в более плотном окружении. Эти же галактики показывают очень высокую массовую долю газа (Mgas)/Mbar ~ 0.92 0.98), а 3 из них имеют необычные цвета периферии, соответствующие возрастам видимого звездного населения от 1 до 4 млрд. лет. Кроме того, 2 слабые LSB-галактики с неизвестной металличностью имеют цвета населения с возрастами 1 3 млрд.лет. Войд Lynx-Cancer занимает лишь ~5% от объема сферы с R=26 Мпк, в которой он находится, но содержит 8 таких необычных галактик. Единственная похожая галактика вне этого войда - это IZw 18. Такая концентрация эволюционно-молодых галактик дает прямое указание на связь необычной эволюционной историю части галактик с их принадлежностью к населению войдов.
С.А. Пустильник, А.Л. Теплякова,А.Ю. Князев (ЮАР), Ж.М. Мартэн (Франция). Проанализированы все доступные спектральные данные для галактик войда Lynx-Cancer. Это 48 объектов или ~60% галактик выборки. Проведено их сравнение на диаграмме O/H MB с положениями аналогичных объектов из более плотного окружения. Последнее хорошо описывается линейной связью между log(O/H) и MB. Около 90% галактик войда показывают систематически более низкое значение O/H во всем диапазоне MB, в среднем на 30% по отношению к таким же галактикам из более плотного окружения. Остальные ~10%, с самыми низкими металличностями, показывают O/H в разы ниже, чем ожидаемое для их светимости. Для этих же галактик получены из наблюдений в линии HI очень высокие значения массовой доли газа (92-98%). Для половины из них SDSS-цвета внешних частей соответствуют некосмологическим возрастам наиболее старого видимого звездного населения (1-4 Gyr). Указанные свойства позволяют классифицировать эти галактики как эволюционно-молодые. Относительная концентрация таких необычных галактик в войде крайне высока. Отсюда следует, что в войдах значительная часть галактик либо эволюционирует существенно медленнее, либо формируется значительно позже, либо то и другое.
When studying a sample of 79 galaxies (Fig. 19) in the nearby void Lynx-Cancer (Dcenter= 18 Mpc) we discovered 6 galaxies with metallicities close to the lower edge of distribution (Z< Zʘ/20), which, proceeding from their luminosity, is 2–7 times less than the expected one for analogous galaxies in a more dense environment. The same galaxies show a very high mass fraction of gas (Mgas)/Mbar ~ 0.92 0.98), and 3 of them have unusual periphery colors corresponding to the age of visible stellar population from 1 to 4 billion years. Besides, 2 faint LSB galaxies with unknown metallicities have population colors with the ages 1 3 billion years. The Lynx-Cancer void occupies only 5% of volume of the sphere with R=26 Mpc where it is located, but contains 8 such unusual galaxies. The only similar galaxy outside this void id IZw 18. Such concentration of evolutionary young galaxies is the direct indication to the connection of unusual evolutionary history of a part of galaxies with the fact that they belong to the population of voids.
S.A. Pustilnik, A.L. Teplyakova,A.Yu. Kniazev (RSA), J.M. Martin (France). All available spectral data for galaxies in the Lynx-Cancer void were analyzed. These are 48 objects, or 60% of galaxies of the sample. They were compared in the O/H–MB diagram with positions of analogous objects from a denser environment. The latter is described well by a linear relation between log(O/H) and MB. About 90% of the void galaxies show systematically lower values of O/H within the whole range of MB by 30% on the average with respect to identical galaxies from a denser environment.
The remaining 10%, those with the lowest metallicities, show O/H several times less than expected from their luminosities. Observations of the same galaxies in the HI line gave very high values of gas mass fraction (92-98%). For half of them, SDSS colors of external parts correspond to non-cosmological ages of the oldest visible stellar population (1-4 Gyr).
The indicated properties allow us identifying these galaxies as evolutionary young.
The relative concentration of so unusual galaxies in the void is extremely high. Hence it follows that in voids a considerable part of galaxies either evolves considerably slower, or form much later, or both.
S.A. Pustilnik, A.L. Teplyakova, A.Yu. Knyazev (RSA), J.M. Martin (France).
