Спектральное и колориметрическое исследование некоторых галактик с ультрафиолетовым избытком

Галактики с ультрафиолетовым (УФ) избытком на протяжении почти двадцати лет привлекают пристальное внимание многих астрономов во всём мире. Большой интерес, проявляемый к этим галактикам, объясняется, в первую очередь, часто наблюдаемыми в их ядерных областях грандиозными и во многом необычными физическими процессами. Всестороннее и подробное изучение свойств этих галактик, несомненно, является ключом к решению многих вопросов, касающихся проблем образования и эволюции галактик.

Исследование галактик с УФ избытком имеет важное значение и в свете космогонической концепции В. А. Амбарцумяна об активности ядер галактик, на которые до середины 50-х годов обращалось мало внимания. Как отмечал В. А. Амбарцумян (1968), это обстоятельство было вызвано не только трудностями наблюдений ядер на фоне ярких центральных областей галактик, но и недооценкой их роли в эволюции галактик.

В докладе на XI Сольвейской конференции В. А. Амбарцумян (1958) впервые выдвигает основные положения новой концепции об активности ядер галактик, согласно которой именно в ядрах наблюдаются активные процессы крупных масштабов, сопровондающиеся выделением огромных количеств энергии. Несомненно, эти процессы должны играть решающую роль в эволюции галактик. Следует особо подчеркнуть, что к выводу о космогоническом характере активности (или просто активности) ядер галактик В. А. Амбарцумян пришёл на основании анализа многочисленных наблюдательных данных, касающихся групп и скоплений галактик, динамических особенностей кратных галактик, природы их радиоизлучения и т. д. (Амбарцумян, 1956, 1958).

Согласно В. А. Амбарцумяну (1965) следует различать следующие формы активности ядер галактик: а) спокойное истечение обычной газовой материи из области ядра со скоростью десятков или сотен километров в секунду. б) непрерывное испускание потока релятивистских частиц или других агентов, проиводящих электроны высоких энергий, в результате чего вокруг ядра на метровых и дециметровых волнах образуется радиогало. в) эруптивные выбросы газовой материи (М 82, NGC 1275). г) эруптивные выбросы концентраций релятивистской плазмы (NGC 4486, 5128 и многие другие радиогалактики). д) выбросы несколько более плотных голубых сгущений, имеющих абсолютные величины в интервале от -14*0 до -17™7. Такие концентрации могут рассматриваться как недавно рождённые галактики NGC 3561, 1С 1182). При этом возможны случаи деления на два или более сравнимых компонента о последующим образованием двойных и кратных галактик.

Анализируя наблюдательные данные с точки зрения мощности ядер, В. А. Амбарцумян (1965) одновременно приходит к следующему весьма важному выводу: каждое ядро содержит сверхмассивное тело, которое может быть или в эруптивном состоянии (квазизвёздные галактики), или в возбуждённом, активном состоянии (галактики типа Сейферта), или пока ещё в состоянии слабой активности (с узкими эмиссионными линиями).

Идеи В. А. Амбарцумяна стимулировали многочисленные наблюдения различных форм проявления активности в галактиках, и уже на состоявшемся в 1966 г. сиппозиуме MAC № 29 в Бюракане были представлены многочисленные новые наблюдательные данные, прекрасно иллюстрирующие космогоническую концепцию В. А. Амбарцумяна. Подробно не ос.

— б танавливаясь на более поздних наблюдательных фактах, говорящих в пользу этой концепции, отметим лишь, что открытие квазаров явилось фактически подтверждением этой концепции.

Как оказалось в дальнейшем, различные проявления активности чаще всего встречаются в галактиках, обладающих заметным ультрафиолетовым избытком*.

Б.Е.Маркарян <1963) обратил внимание на весьма существенную особенность центральных частей некоторых галактик, проявляющуюся в несоответствии между их морфологическими и спектральными характеристиками.

К началу 60-х годов было известно, что эллиптические галактики и центральные части галактик типов 50, 5а, БЬ состоят из населения II типа, вследствие чего они обладают большими показателями цвета и спектральными признаками, характерными для поздних спектральных классов О и К.

Исследование богатого спектрального (Хьюмасон и др., 1956, Мейолл и Вокулёр, 1962) и фотометрического (Петтит, 1954; Марка-рян, 1957; 1958; Вокулёр, 1961; Тиффт, 1961) материала позволило Б. Е. Маркаряну найти среди галактик вышеупомянутых морфологи®ских типов объекты, обладающие более ранними спектральными признаками, характерными скорее всего для галактик типа 5с или иррегулярных. При этом речь шла о значительном числе ярких галактик, данные о которых не вызывали сомнения. Среди 41 галактики, имеющих показатель цвета С1>0Тб и принадлежащих спектральному классу не позднее Р5, были II галактик, для которых имелись трёхцветные иВ/ наблюдения (Вокулёр, 1961).

На основании подробного анализа спектральных и колориметрических данных галактик с отмеченным выше аномальным несоответствием между спектральными и цветовыми характеристиками Б.Е.Марка-рян (1963) приходит к выводу о том, что излучение центральных частей этих аномальных галактик складывается из основного (звездного) и дополнительного, имеющего сильную коротковолновую часть, которая может проявляться в виде далеко распространяющегося ультрафиолетового континуума. Кроме того, рассмотрев вклад звёзд различных спектральных классов в излучение центральных частей вышеотмеченных II галактик, Маркарян делает предположение о незвёздном, т. е. нетепловом происхождении дополнительного излучения. При этом его происхождение и природа тесно связаны с бурными процессами, сопровождающими формирование новых подсистем звёзд в отмеченных аномальных галактиках.

Естественным стал вопрос о существовании среди более слабых галактик таких, которые обладали бы такими же необычными характеристиками.

Поиски л? аких галактик были начаты Б. Е. Маркаряном в 1965 году, а через два года им был опубликован первый список галактик с УФ континуумом, содержащий 70 объектов (Маркарян, 1967). Наблюдения проводились с 1°, 5 объективной призмой, установленной на н.

40 телескопе системы Шмидта Бюраканской обсерватории. Разработанная Б. Е. Маркаряном методика наблюдений позволяла получать нерасширенные спектры звёзд до 17 т, и её, помимо грубой классификации звёзд, можно успешно использовать для поисков галактик с заметным УФ континуумом. Для обнаруженных галактик проводится двумерная классификация в зависимости от степени их конденсиро-ванности к центру и величины УФ избытка. Методика наблюдений, поиска и обнаружения, а также классификации галактик с УФ континуумом подробно описана в статье Б. Е. Маркаряна (1967). Аналогичный обзор галактик южного неба был начат Смитом (Смит, 1975, Макалпайн и др., 1976), а природа этих объектов обсуждена в статье Бохуски и др., (1978).

Ввиду малой дисперсии полученных спектров Б. Е. Маркарян не мог выделять эмиссионные линии даже тогда, когда они имели умеренную интенсивность, не говоря уже о слабых деталях. Близко расположенные линии также нельзя было исследовать из-за низкого разрешения спектров. Поэтому для выяснения отдельных важных деталей в спектрах, оценки интенсивностей и ширин линий, красного смещения, абсолютных величин и т. д. необходимо было иметь щелевые спектры этих объектов с большой дисперсией, т.к. без них невозможно судить о физической природе рассматриваемых галактик. Важное значение имели бы массовые фотометрические наблюдения с целью выяснения фотометрических характеристик галактик, распределения яркости и цвета, положения на диаграмме (II-В, В — V) и т. д.

Впервые подробные спектральные и электрофотометрические данные для большого числа галактик Маркаряна были получены на крупнейших телескопах США Э. Е. Хачикяном (1968), Арпом и др. (1968) и Д. В. Видманом и Э. Е. Хачикяном (1968, 1969).

Как и ожидалось, эти данные показали, что галактики с УФ континуумом являются весьма интерсными объектами, чаще всего обладающими теми или иными признаками активности согласно концепции В. А. Амбарцумяна.

Оказалось, что около 80% галактик Маркаряна имеют эмиссионный спектр, причём яркость эмиссионных линий находится в прямой зависимости от величины УФ избытка, т. е. наличие сильного УФ континуума тесно связано с образованием эмиссионного спектра (ВидманДачикян, 1969, Маркарян, 1972, Шудер, 1981). Выяснилось также, что спектры различных объектов значительно отличаются друг от друга по степени возбуждения эмиссионных линий и по их ширинам (Хачикян, 1968). Весьма существенным явилось открытие среди этих объектов галактик типа Сейферта (Арп и др., 1968). Уже первые радионаблюдения показали, что многие из отмеченных Маркаряном (1963) ярких галактик обладают заметным радиоизлучением (Товмасян, 1966, 1968).

К настоящему времени усилиями многих наблюдателей как у нас в стране, так и зарубежом, накоплен богатый наблюдательный материал по галактикам Маркаряна. Спектры сотен галактик получены Аракеляном и др. (1970 а,^, 1971, 1972 а, 5, с, 1973 а, 5″), Сардженом (1970, 1972), Ульрих (1971), Копыловым и др. (1974, 1976), Денисюком и Липовецким (1974, 1983), Денисюком и др. (1976), Маркаряном и др. (1980 а, §-Г, 1983), Афанасьевым и др. (1980) и другими наблюдателями" Многие галактики наблюдены электрофотометрически в IIВ/ системе Видманом (1972, 1973), Дибаем (1970), Дибаем и др. (1969,1981), Аракеляном и др. (1972с!), Дорошенко и Теребижем (1979, 1981), Хахра (1977) и другими. А"Т. Каллогляном (1971), Ф. Бёрнгеном и Каллогляном (1975 а), Касини и Айдманом (1976), Сулентиком (1976) и другими изучена морфология, а Бёрнгеном и Каллогляном (1974, 1975&), Борчхадзе (1974) и Бёрнгеном и др. (1976, 1977) проведена детальная поверхностная фотографическая IIВУфотометрия ряда галактик Маркаряна.

Большое число галактик наблюдено в радиодиапазоне Лонгей-ром и др. (1970), Шрамеком и Товмасяном (1975), Товмасяном (1972, 1974), Коджояном и др. (1976), Бигингом и др. (1977), Санамяном и Кандаляном (1978), Санамяном и др. (1983) и рядом других наблюдателей.

Что касается работ, посвященных исследованиям отдельных галактик Маркаряна, то даже простое их перечисление заняло бы не один десяток страниц. Большинство их посвящено галактикам типа Сейферта и квазарам, которые являются наиболее активными объектами, составляя более 10% из общего числа галактик с УФ континуумом (Маркарян, 1973; Афанасьев и др., 1980). С обзором работ по сейфертовским галактикам и квазаром можно познакомиться в работе Э. А. Дибая (1981).

Значительно меньше внимания уделяется галактикам с УФ континуумом несейфертовского типа, хотя следует помнить, что наличие сильных и узких эмиссионных линий в спектрах галактик (Ха-чикян, Видман, 1971; Проник, 1972; Петров, 1979; Балинская и Бычков, 1980; Петров и др., 1981), свидетельствующее о сравнительно небольших скоростях движения газа, также согласно В. А. Амбарцумяну является одной из форм проявления медленной актив" ности. Природе галактик Маркаряна несейфертовского типа посвящена статья Хахра (1977), где проанализирован богатый спектральный и фотометрический материал, полученный автором и рядом других наблюдаталей.

Отметим, наконец, что итогом многолетних наблюдений Маркаряна и его сотрудников явились 15 списков (Маркарян, 1967, 1969а,? — Маркарян, Липовецкий, 1971, 1972, 1973, 1974, 1976 а,£- Маркарян и др., 1977 а,? , 1979 а,? , с, 1981), содержащие данные о 1500 галактиках, а в настоящее время начата публикация данных по второму обзору, методика которого позволяет получать спектры более слабых объектов (Маркарян и др., 1983).

В последнее время, используя оригинальную методику, ведутся поиски «ультрафиолетовых-ярких» галактик на обсерватории Кизо в Японии (Такаси, 1980), а также группой Митчелл и др. (1982).

С целью обнаружения новых галактик с УФ избытком начиная с 1970 года в Бюраканской обсерватории М. А. Казаряном предприняты наблюдения на 1 м. телескопе системы Шмидта с 1°, 5 объективной призмой. Снимались 87 областей, каждая из которых охватывает на небе примерно 17,2 квадратных градусов, причём области выбирались так, чтобы галактические координаты их центров удовлетворяли условию |Ь|>20°. Предельные звёздные величины галактик, полученные на пластинках KodaK I03a-E, IIa-E, Ila-F и II-AF меняются от I6m до I8m (Казарян, 1979 а).

При просмотре пластинок М. А. Казаряном обнаружено 580 галактик с УФ избытком, данные о которых публикуются в журнале «Астрофизика» (Казарян, 1979 а, Ь — Казарян М. А. и Казарян Э. С., 1980, 1982, 1983).

Обычно УФ избыток имеют ядра или центральные области галактик, однако, как отмечает М. А. Казарян (1979 а), в списки включены и те галактики, в которых УФ избыток наблюдается только в периферических образованиях (сгущения, струи, отростки и т. д.).

Как и в случае галактик Маркаряна, очевидной является необходимость наблюдения новых галактик с УФ избытком со щелевыми спектрографами и большой дисперсией. Предварительные результаты спектральных наблюдений ряда объектов из списков Казаряна (Казарян и др., 1981 а) указывают на разнообразие физических процессов, протекающих в этих галактиках.

Результаты подробного спектрального и морфологического исследования галактик К I — К б (здесь и в дальнейшем галактики из списков Казаряна мы будем для краткости обозначать буквой.

— 12.

К" с последущим порядком нумерации объектов по спискам), а также ряда других галактик (Казарян и Хачикян, 1974;, 1977; Каза-рян и Тамазян, 1979, 1981, 1982 а,£- Казарян и др., 1981, 1982; Егиазарян и др., 1978) и, в частности, квазара К 102 (Казарян и др., 1974;, Казарян и Хачикян, 1982) указывают на разнообразные проявления активности в новых галактиках, обнаруженных М. А. Казаряном. Поэтому дальнейшее спевтральное, а также колориметрическое исследование отмеченных галактик является актуальной и весьма интересной задачей.

Темой диссертационной работы является подробное спектральное и колориметрическое исследование некоторых галактик с УФ избытком из списков М. А. Казаряна.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения.

Основные результаты, полученные в ходе работы, опубликованы в следующих статьях:

1. Казарян М. А., Тамазян B.C. Спектрофотометрическое исследование с одной галактики с УФ избытком. — В сб. Аннот. докл. Всесоюзной конференции молодых астрофизиков, посвящ. 70 летию В. А. Амбарцумяна, Ереван, 1979, с. 6.

2. Казарян М. А., Карапетян Э. Л., Тамазян B.C. Результаты наблюдений четырёх галактик с UV-избытком. — А.Ц. N2 1154 с. 6, 1981.

3. Казарян М. А., Тамазян B.C. Спектральные наблюдения двух галактик с УФ избытком. — Письма в А.Ж., 1981, т. 7, с. 276−279.

4. Казарян М. А., Петросян А. Р., Тамазян B.C. Некоторые результаты исследования галактик с УФ избытком. — Письма в А.Ж. 1981, т. 7, с. 648−650.

5. Казарян М. А., Тамазян B.C. Спектральное и морфологичес 120 кое исследование галактик с UVизбытком. 1У. — Астрофизика, 1982, т. 18, с. 192−200.

6. Казарян М. А., Тамазян B.C. Спектральные наблюдения трёх галактик с УФ избытком. — Письма в АЛ. 1982, т. 8, с. 454−457.

7. Тамазян B.C. UBVфотометрия некоторых галактик с УФ избытком. Сообщ. Бюраканской обе. 1983, т. 54, с. 80−88.

8. Тамазян B.C. UfrVфотометрия двух физических систем галактик с УФ избытком. Астрофизика, 1984, т. 20, с. 42−49.

Изложенные в диссертации результаты были доложены на семинарах кафедры астрофизики ЕрГУ и отдела спектроскопии Бюраканской обсерватории, на всесоюзной конференции молодых астрофизиков (Бюракан, 1978), на всесоюзной конференции «Строение и эволюция галактик» (Боржоми, 1980).

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, доценту М. А. Казаряну за общее руководство работой и предоставленную возможность совместных наблюдений на 6 м. телескопе CAO АН СССР, а также за постоянное внимание и ценные советы, способствовавшие улучшению работы.

Автор глубоко благодарен дирекцию Бюраканской обсерватории за предоставление наблюдательного времени на 2,6 м. телескопе, а также А. Амирханяну за содействие при наблюдениях на этом телескопе.

— 121.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основании результатов, полученных нами в ходе спектрального и колориметрического исследования некоторых новых галактик из списков М. А. Казаряна можно сделать следующие основные выводы: I* Характерной особенностью исследованных нами галактик является наличие в их спектрах эмиссионных линий, которые наблюдаются у 15 из 16 исследованных объектов.

2. Красные смещения и абсолютные величины галактик изменяются в широких пределах: от 0,0039 до 0,0641 и от — 14™9 до.

— 20,6 соответственно.

3. Подробное спектральное исследование указывает на сильное различие физических условий в галактиках.

4. Подробное спектрофотометрическое исследование галактики К 26 показывает, что физические условия в ней примерно такие же, как в ряде галактик Маркаряна несейфертовского типа (Маркарян 313, 531, 534 и другие).

5. Подавляющее большинство исследованных галактик обладают яркими голубыми ядрами, показатели цвета II-В которых изменяла т ются от 0,05 до -0,57.

6. Во всех галактиках наблюдается разнообразный звёздный состав. В отличие от ядер, интегральные характеристики галактик в основном обусловлены звёздами поздних спектральных классов 6 и К.

7. Наряду с наличием голубых ядер, другой наиболее характерной особенностью резко отличающей исследованные галактики от нормально, является установленная в них тенденция к посинению при приближении к ядерным областям.

8. По данным спектрального и фотометрического исследования.

— 119.

УФ избыток наблюдается в самых различных частях галактик. Он может возникать только в ядрах, в ядрах и околоядерных областях, в отдельных сгущениях, а также на всём протяжении галактик. Эти результаты подтверждают реальность предложенной Казаряном и др. (1981) классификации облаотей, излучающих УФ избыток в галактиках.

9. По своей природе и качественному составу в целом исследованные нами галактики практически не отличаются от галактик Маркаряна.

Более подробное сравнение свойств галактик из обеих списков составляет отдельную задачу, оно может быть проведено лишь после значительного увеличения числа подробно исследованных новых галактик из списков М. А. Казаряна.