Засов А. В., Сабурова А. С. ГАИШ МГУ. - ключ к изучению динамической эволюции и истории звездообразования галактики - необходимое звено в изучении волновых. - презентация

1 Засов А. В., Сабурова А. С. ГАИШ МГУ

2 - ключ к изучению динамической эволюции и истории звездообразования галактики - необходимое звено в изучении волновых процессов в газо - звездном диске - возможность оценки равновесной плотности газового диска

3 -- Декомпозиция кривой вращения -- Анализ фототометрических / спектрофотометрических данных на основе эволюционных моделей звездного населения -- использование условия распространения спиральных волн плотности и / или оценок амплитуды возмущенных скоростей газа -- использование кинематических характеристик ( кривая вращения, профиль дисперсии скоростей ) для построения самосогласованных моделей -- использование условия устойчивости к возмущениям в плоскости диска и изгибным возмущениям

4

5 Звездный ( звездно - газовый ) диск должен быть устойчив к гравитационным возмущениям в плоскости диска и к изгибным возмущениям в перпендикулярном направлении. Предположению о граничной (маржинальной) устойчивости диска позволяет получить верхний предел массы (плотности) диска ПЕРВЫЕ РАБОТЫ: Засов, 1985, Засов, Морозов, 1985, Bottema, 1993

6 Оценить радиальную шкалу плотности и толщину диска на различных расстояниях от центра ; Найти оценку относительной массы диска и гало ; По известной дисперсии скоростей газа – определить толщину газового слоя и азимутально усредненное значение плотности газа в плоскости диска

7 Классический критерий Toomre Q T = 1, Модифицированный критерий Toomre Q T = 2Ω/κ Критерий Морозова Q T = (2Ω/κ)(1+F M (Cr, Ω, κ, dσ/dr, *, dC r /dr, dΩ/dr) Критерий Поляченко - Поляченко - Стрельникова Q T = F P (dlnΩ/dlnr) Классический критерий Toomre Q T = 1, Модифицированный критерий Toomre Q T = 2Ω/κ Критерий Морозова Q T = (2Ω/κ)(1+F M (Cr, Ω, κ, dσ/dr, *, dC r /dr, dΩ/dr) Критерий Поляченко - Поляченко - Стрельникова Q T = F P (dlnΩ/dlnr)

8 h Qc(2h)1,5 Результаты численного моделирования N тел с различными параметрами гало. Хоперсков, Засов, Тюрина 2003 с

9 Три неизвестных: C r, C, C z. C obs = (C z 2 cos 2 i+C 2 sin 2 i cos 2 +C r 2 sin 2 i sin 2 ) 1/2 C r /C = 2 / (эпициклическое приближение) CrCr C CzCz К наблюдателю C z /C r =0,4-0,7

10 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

11 Метод, основанный на условии существования спиральной структуры: M halo /M visible =0,83 Декомпозиция кривой вращения: M halo /M visible =1,4-2,5 Фотометрический метод: M halo /M visible =2,1 Метод, основанный на критерии гравитационной устойчивости: M halo /M visible =1,6 ПРИМЕР ГАЛАКТИКИ НОРМАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ : М33

12 Проблема неоднозначности декомпозиции кривой вращения M33, Maximum disc M33, Minimum disc Disc Halo Оценки массы диска различаются вчетверо!

13 Сравнение оценки, полученной, исходя из критерия маржинальной устойчивости звездного диска, с фотометрическими оценками (по модели Bell, de Jong 2001) для М33. Фотометрическая оценка получена по распределению цвета (B-V) для центральной части Фотометрическая оценка получена по распределению цвета (H-K) для периферии.

14 Расстояние от центра Масса дискаМасса гало M halo /M visible 9,7 кпк 1,6 17 кпк 4,5 Оценки, полученные методом, основанным на условии маржинальной устойчивости, для М33.

15 Галактики низкой яркости Malin2

16 Модели популяционного синтеза со стандартной НФМ M * /L R =1-14 Kuzio de Naray et al. 2007, de Blok, Bosma 2002 Моделирование максимального диска для LSB-галактик (по кривой вращения) M * /L R =0,5-3 Bell, de Jong 2001

17 Радиальные профили (M/L R ) disc. Черные и зеленые точки соответствуют круговым скоростям, померенным по газу и звездам и условию локальной устойчивости диска. Красной пунктирной линией показано (M/L R ) disc, полученное исходя из моделирования популяционного синтеза Bell, de Jong Сабурова, 2011 Метод, основанный на гравитационной устойчивости Дисперсия скоростей – по Pizzella et al

18

19 Звездочками показаны галактики в парах, горизонтальная линия соответствует уровню, выше которого оценка плотности заведомо завышена. Засов, Хоперсков, Сабурова 2011 Галактики с динамически «перегретыми» дисками имеют красный цвет.

20 Сравнение оценок, полученных, исходя из критерия маржинальной устойчивости звездных дисков, с фотометрическими оценками Засов, Хоперсков, Сабурова 2011 Звездочками показаны галактики в парах.

21 Барионная зависимость Тулли-Фишера (галактики с M d /M t >1 исключены из рассмотрения). Засов, Хоперсков, Сабурова 2011

22 Верхние пределы масс дисков, маржинально устойчивых на расстоянии R=2h, были получены для выборки из 121 галактики с имеющимися в литературе распределениями скоростей звезд. Для большинства галактик 0,5M d /M tot 0,8 Засов, Хоперсков, Сабурова 2011

23 Zasov, Abramova, 2007 РАДИАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ ПОЛУТОЛЩИНЫ * И ПЛОТНОСТИ (В ПЛОСКОСТИ ДИСКА) ДЛЯ HI (зел), Н2 (красн) И ЗВЕЗДНОГО ДИСКА (черн),

24 Zasov, Abramova, 2007 M33, M51, M81, M199, M101, M106, MW

25 Программа наблюдений на БТА Участники: Афанасьев А.Л. Засов А.В. Катков И.Ю. Моисеев А.В. Хоперсков А.В. Черепащук А.М.

26 Засов, Хоперсков, Катков in prep.

27 Критерий маржинальной гравитационной устойчивости может быть использован для оценки поверхностных плотностей и масс дисков и газовых слоёв – как для нормальных галактик, так и для галактик низкой яркости. Оценки масс дисков, полученные этим методом для большинства галактик позднего типа и некоторых S0- галактик, хорошо согласуются с фотометрическими оценками, что свидетельствует об отсутствии в них сильного динамического перегрева ( по крайней мере на R=2h). Красные галактики со слабым звездообразованием часто обладают избыточной дисперсией скоростей, что, по - видимому является результатом их динамического нагрева « извне ».

28 Спасибо за внимание!

29 Корреляция между отношением полной массы к звездной массе и средней поверхностной плотности в пределах 2.2h. Pizagno et al 2005

30 Галактики с M d /M t >1 исключены из рассмотрения.

31 тип Звездочками показаны галактики в парах, горизонтальная линия соответствует уровню, выше которого оценка плотности заведомо завышена. Засов, Хоперсков, Сабурова 2011 Сопоставление поверхностной плотности маржинальных дисков с морфологическим типом

32 Диск : N = 20 · · 10 3, газ не учтен Гало и балдж ( не эволюционирующие ) Радиальные шкалы и относительная масса диска и балджа – свободные параметры Начальная дисперсия скоростей – на субкритическом уровне (Q= 0.8 – 1.1) Шварцшильдовское распределение по скоростям

33 . Корреляция исчезает, если поверхностную плотность диска оценить независимым методом – по фотометрии.

34 Корреляция между отношением скорости дискового компонента кривой вращения к круговой скорости вращения на расстоянии 2.2 шкал диска и абсолютной звездной величиной, полученная в работе de Blok et al Не подтверждается для маржинально устойчивых дисков

35 ИНФОРМАЦИФЯ О ДИСПЕРСИИ СКОРОСТЕЙ ЗВЕЗД – КЛЮЧ К ОЦЕНКЕ МАССЫ ДИСКА

36 тип Засов, Хоперсков, Сабурова 2011

37 C crit =Q c 3,34 σ G/æ, æ=2 æ– эпициклическая частота, Ω - угловая скорость σ – поверхностная плотность Q c =C rad /C crit >1 Q c = А 0 + А 1 (r/h)+A 2 (r/h) 2 A 0 =1,25, А 1 =-0,19, A 2 =0,134, h – экспоненциальная шкала диска Распределение дисперсии скоростей звезд полученное на БТА САО РАН NGC7457 Этот метод был впервые использован в работах Засов, Морозов 1985 и Bottema 1993