Введение к работе
Актуальность
Начиная с первых работ Маркаряна (1967) обооры с объективной призмой низкой дисперсии являются одним из основных поставщиков информации о проявлениях активности во Вселенной, Используя преимущество телескопов Шмидта, с помощью таких обооров можно поучать обширные площади на небе, создавая большие и представительные выборки интересующих объектов. Благодаря им возможен эффективный поиск объектов с большим диапазоном типов активности — от пекулярных овез до квазаров и эмиссионных галактик.
В то время как поиск объектов по призменным спектрам по признаку ультрафиолетового избытка, предложенный Маркаряном, оказался эффективным для сейфертовских галактик и квазаров, другой критерий, ориентированный на присутствие эмиссионных линий, оказался продуктивным для поиска галактик с сильным звездообразованием, так называемых голубых компактных галактик (Blue Compact Galaxies - BCG).
К классу BCG относят эмиссионные галактики с широким диапазоном светимостей (М# = —10 -т—19.5), испытывающие короткую (менее 10-100 млн. лет) вспышку звездообразования, приводящую к кратковременному увеличению светимости галактики на 1-2 звездные величины. Подавляющее большинство BCG являются карликовыми галактиками и лишь небольшой процент среди наиболее ярких из них принадлежит галактикам промежуточных масс (Sm, Sd). Нормальные спирали с Ыв < — 20 не входят в класс BCG.
Голубые компактные галактики получили свое название по той причине, что они выглядят на фотографиях Паломарского обзора неба либо как компактные, почти звездные пятна, либо как группа ярких пятен в общей оболочке (из-за сильного увеличения яркости в областях текущего звездообразования, которая может охватывать объем с поперечником от сотни парсек до нескольких единиц килопарсек). 'Большой вклад излучения молодых горячих звезд и горячего газа
окружающих их областей НИ обуславливает голубой цвет таких галактик.
Весьма характерны оптические спектры BCG, в которых на фоне голубого континуума хорошо видны сильные уокие эмиссионные линии водорода и кислорода, а также более слабые Ne, Аг, N, S, He,
Спектры BCG весьма похожи на спектры галактических НП-областей с сильной иониоациейи возбуждением газа УФ-излучением горячих массивных звезд. Из-за таких спектров эти галактики часто называют также ШЬгалактиками. Главный механизм возбуждения газа в BCG тоже связан с УФ-излучением горячих массивных звезд, родившихся в ходе текущей вспышки звездообразования.
Эквивалентные ширины наиболее сильных линий ([OIII], На, П/5) обычно достигают сотен ангстрем, а для некоторых объектов могут даже превышать 1000 ангстрем в период пиковой скорости звездообразования и падают до нескольких десятков ангстрем в период затухания вспышки.
Исследования содержания нейтрального газа показали, что BCG являются галактиками, очень богатыми газом, с массовой долей газа в полной барионной массе галактики от 10 % до > 90 % для наиболее выдающихся и достаточно редких объектов.
Пристальный интерес к этим объектам возник, когда обнаружилось, что некоторые из BCG имеют очень низкое обилие тяжелых элементов (Searle & Sargent, 1972). Было высказано предположение, что такие BCG могут быть эволюционно самыми молодыми галактиками Локальной Вселенной.
Такие молодые объекты представляют огромный интерес с точки зрения космологии и космогонии галактик, поскольку их изучение помогает понять процесс формирования и начальную стадию эволюции карликовых галактик, позволяет подойти к пониманию звездного нуклеосинтеза из вещества, практически лишенного металлов, и определению начальной звездной функции масс. Особая важность изучения молодых галактик связана с возможностью тюлучить оценку содержания первичногб гелия — одного из важнейших параметров,
для проверки стандартной модели нуклеосинтеза "Большого Взрыва".
Сильные эмиссионные линии в спектрах BCG позволяют не только получать достаточно томные оценки обилия химических элементов, но и определять красные смещения даже для весьма, далеких (до z и 0.08) карликовых галактик. Это позволяет проследить пространственное распределение карликовых галактик далеко за пределами Местного Сверхскопленіш. Для выборок обычных карликовых галактик, включая и большую выборку карликовых галактик низкой поверхностной яркости, такой анализ ограничен объемом Местного Сверхскоплеиия (Thuan et al., 1991).
К настоящему времени существует уже несколько выборок BCG из обзоров: Мичиганского университета (UM) (Salzer et al., 1989 a,b), Tololo (Terlevich et al. 1991), Case (Salzer et al. 1995), Второго Бюра-каиского обзора (Изотов, 1991). Все они используются для решения различных проблем космологии, а также физики и эволюции галактик.
Как наибольшая из известных выборок, выборка BCG из SBS. созданная на основе Второго Вюраканского обзора (SBS - Second Byurakan Survey), является достаточно представительной и статистически полной для изучения пространственного распределения BCG. Такое исследование было проведено и результаты его представлены в 3 главе данной диссертации.
Кроме того, эта выборка оказалась наиболее продуктивной в плане поиска низкометалличных галактик. Весьма важным результатом стало открытие новых галактик с экстремально низкой металлич-ностыо — SBS 0335-052 и ее западного соседа 0335-052W. Обе эти галактики находятся в фазе первой вспышки звездообразования в обширном облаке нейтрального водорода, что наряду с другими фактами говорит о том, что в этой системе мы действительно наблюдаем формирование галактик из первичного газа (Пустильник и др., 1997: Izotov et al.r 1997).
Тем не менее, несмотря на определенный прогресс в поиске наиб о-
лее низкометалличных галактик (Z < 1/20 Z), их число в настоящее время не превышает десятка и недостаточно для изучения их групповых свойств. Поиск таких галактик в силу их крайней редкости до сих пор остается наиболее трудной задачей для наблюдательной астрономии. В такой ситуации только новые широкоугольные или сверхглубокие обзоры, поставляющие большие выборки BCG, помогут обнаружить новые галактики, с минимальным содержанием тяжелых элементов.
Две новые выборки BCG из обзоров Case и Гамбург/САО (HSS -Hamburg/SAO Survey), представленные в 1 и 2 главах диссертации, позволяют продолжить поиск таких галактик в новой области неба площадью около 2000 ".
Другой важной особенностью выборок BCG из этих двух обзоров является их взаимное расположение на небе: они находятся около области обзора SBS, так что все три обзора с небольшими перекрытиями между собой располагаются в виде одной области на небе с топологически простыми границами. Поэтому выборки BCG из этих трех зон могут быть объединены в одну однородную Северную выборку BCG площадью свыше 3000 О". Такая выборка безусловно представляет большой интерес с точки зрения понимания общего характера распределения этих галактик в объеме, достаточном по размерам, чтобы включить в себя разнообразные элементы видимого крупномасштабного распределения ярких галактик: пустоты, фила-менты,* стены, отдельные скопления галактик.
Цель работы
Целью данной диссертации является:
1. Создание двух новых выборок голубых компактных галактик общей численностью до 150-200. Работа проводилась на материале двух обзоров с объективной призмой на телескопах Шмидта: Case и Гамбург/САО, в области неба общей площадью около 2000 D. Выборки будут"использоваться как для изучения статистических
свойств BCG, включая их пространственное распределение, так и для поиска объектов с наибольшим дефицитом металлов — кандидатов в галактики, находящиеся в фазе первой вспышки звездообразования.
2. Изучение пространственного распределения голубых компактных галактик в области Второго Бюраканского обзора (SBS) относи-. тельно ярких массивных галактик, для сопоставления с предсказаниями космологических моделей образования и эволюции крупномасштабной структуры Вселенной.
Научная новизна
-
Впервые для анализа пространственного распределения карликовых галактик в объеме, во много раз превышающем объем Местного Сверхскопления, использована выборка BCG из SBS. Выполненный в диссертации анализ позволил установить с высокой степенью достоверности отличие пространственного распределения BCG от распределения ярких галактик.
-
Обнаружено 18 новых BCG, находящихся внутри больших пустот (voids), видимых в распределении ярких галактик. Дана оценка доли таких галактик (и 15 %) в статистически полной выборке BCG за пределами Местного Сверхскопления.
-
По результатам спектроскопических наблюдений на 6-м телескопе 187 кандидатов в эмиссионные галактики из обзора Case для 80 эмиссионных, 18 галактик без эмиссий и 1 квазара впервые определены красные смещения. Для 142 эмиссионных галактик впервые измерены интенсивности эмиссионных линий и проведена классификация этих галактик. Найдено 97 новых BCG, которые вместе с BCG в зоне обзора Case, обнаруженными другими авторами, составляют еще одну новую выборку BCG общим числом около 150.
-
По результатам наблюдений отобранных кандидатов из обзора Гамбург/САО на БТА и 2.2-м телескопе обсерватории в Калар Альто (Испания) получена новая выборка BCG, содержащая около 50 галактик. Кроме того, обнаружено 4 новых квазара.
-
Найдено 3 новых малометалличных галактики с Z < 1/10 -1/15Z0.
-
В рамках проекта обзор Гамбург/САО разработана новая методика отбора кандидатов в BCG по оцифрованным призменным спектрам низкой дисперсии.
Основные положения, выносимые на аащиту
-
Результаты спектральных наблюдений более 400 кандидатов в голубые/эмиссионные галактики ио обзоров Case и Гамбург/САО.
-
Создание двух новых выборок BCG общим числом около 200 галактик на основе обзоров Case и Гамбург/САО.
-
Разработка методов быстрого и эффективного поиска и классификации кандидатов в эмиссионные галактики в обзоре Гамбург/САО.
-
Результаты исследования пространственного распределения BCG в зоне обзора SBS: значимое отличие распределений BCG и ярких галактик., обнаружение 18 BCG в больших пустотах, видимых в распределении ярких галактик.
Личный вклад автора
-
По пункту 1 вклад автора одинаков с вкладами Липовецкого В.А., Пустильника С.А., Князева А.Ю., Неизвестного СИ.
-
По пункту 2 вклад автора одинаков с вкладами Пустильника С. А. и Липовецкого В.А.
-
По пункту 3 вся- работа выполнена автором.
4. По пункту 4 вклад автора одинаков с вкладом Пустильника С.А.
Апробацил работы
Основные реоультаты диссертации докладывались на семинарах и конкурсах научных работ в САО РАМ, на семинарах в Потсдамском Астрофизическом институте и в обсерватории Гамбургского университета, а также на конференциях:
-
Intern. Workshop "Galaxy Clusters and Large Scale Structure in the Universe", Sesto, Val Pusteria, Italy, June 1993.
-
HPO/ESO Workshop "Dwarf galaxies", Observatoire de Haute-Provence, France, 6-9 September, 1993.
-
Annual Meeting of Astron. Geselschaft, Potsdam, Germany, 26-30 September 1994.
-
IAU Symposium No. 179 "New Horizons from Multi-Wavelength Sky Surveys", Baltimore, USA, August 26-30, 1996.
-
Конференция, посвященная 30-летию САО, Н.Архыз, октябрь 1996.
Структура и объем диссертации