Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://mavr.sao.ru/hq/dissovet/Avtorev/MoiseevAV.pdf Дата изменения: Thu Nov 8 14:51:00 2012 Дата индексирования: Sun Feb 3 17:29:11 2013 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: arp 220

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ СПЕЦИАЛЬНАЯ АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи УДК 520.353; 524.7-8

Моисеев Алексей Валерьевич

СТРУКТУРА И ЭВОЛЮЦИЯ ГАЛАКТИК ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ИХ ВНУТРЕННЕЙ КИНЕМАТИКИ

(Специальность 01. 03. 02 астрофизика и звездная астрономия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физикоматематических наук

Нижний Архыз 2012


Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук Комберг Борис Валентинович (АКЦ ФИАН) профессор, доктор физико-математических наук Щекинов Юрий Андреевич (Южный федеральный университет) профессор, доктор физико-математических наук член-корреспондент РАН Шустов Борис Михайлович (Институт астрономии РАН) Ведущая организация: Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, МГУ

Защита состоится " " октября 2012 г. в часов на заседании Диссертационного совета Д 002.203.01 в Специальной астрофизической обсерватории Российской Академии Наук по адресу: 369167, КЧР, Зеленчукский район, пос. Нижний Архыз.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке САО РАН. Автореферат разослан " " сентября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат физико-математических наук

Майорова Е.К.


Актуальность темы
Внегалактическая астрономия один из наиболее бурно развивающихся разделов современной астрофизики. За последние 1015 лет наши представления о галактиках, их структуре и эволюции претерпели заметные изменения, что связано, прежде всего, с получением огромного количества новых наблюдательных данных и развитием методик их анализа. Прогресс в изучении объектов на больших красных смещениях сопровождается успехами в изучении близких галактик. Здесь приходится отказываться от многих привычных представлений. Например, оказалось, что профиль распределения яркости в дисках заметного числа галактик отличается от классического экспоненциального закона, здесь следует говорить о многоярусных дисках, сложная структура которых обусловлена взаимодействиями и поглощением спутников (Erwin et al., 2005). В современную эпоху продолжается медленная (секулярная) перестройка структурных компонент галактик, как под действием внешних факторов, так и под воздействием внутренних коллективных процессов. Формируются и исчезают перемычки-бары, перестраивается распределение массы в центральной области, образуются кольца звездообразования и псевдобалджи (Kormendy & Kennicutt, 2004). Внимательный взгляд показывает, что галактики значительно более сложные объекты, нежели представлялось ранее. Это открытые системы, активно взаимодействующие с окружением. И если на ранних этапах образования галактик (z = 1 - 5) основную роль играли большие слияния объектов с примерно эквивалентными массами, то в современную эпоху, соответствующую красным смещениям z < 0.4, доминирующую роль играют малые слияния захват карликовых компаньонов (Lopez-Sanjuan et al., 2011). Все больше косвенных указаний на то, что для объяснения многих аспектов эволюции галактик требуется аккреция газа из межгалактической среды (Kaumann et al., 2010). С другой стороны, процессы, происходящие в галактиках, тоже влияют на их окружение. Фотоионизационное излучение OB-звезд, кинетическая энергия звездных ветров и взрывов сверхновых нагревают газ, формируют как упорядоченные, так и хаотические истечения. Часть газа покидает галактику и либо рассеивается в межгалактическом пространстве, либо, охлаждаясь, возвращается обратно и вновь принимает участие в звездообразовании. К еще более масштабным эффектам приводит работа аккреционной машины активного ядра, осо2


бенно когда речь идет о центральных галактиках скоплений (Churazov et al., 2002). Учет такого взаимовлияния (feedback) оказывается критически необходимым в численных расчетах, посвященных как космологической эволюции в целом, так и объяснению параметров отдельных галактик (Hopkins et al., 2012). Таким образом, наблюдательное изучение морфологии и кинематики галактик является важной и актуальной задачей. Эти исследования важны как потому, что позволяют обнаруживать какие-либо новые эффекты и структуры, так и потому, что для понимания процессов галактической эволюции требуется детальное сравнение наблюдений с результатами численных расчетов в рамках тех или иных моделей. С точки зрения подхода к наблюдениям в современной внегалактической астрономии выделяются два направления. Беспрецедентные объемы данных, представленных в архивах цифровых обзоров неба, позволяют сравнивать общие свойства галактик, сводя их к ограниченному количеству интегральных параметров: цвет, светимость, металличность, средняя дисперсия скоростей, масса звезд и газа и т.п. Здесь скрадываются индивидуальные различия, но за счет статистики большого количества объектов удается обнаруживать интересные закономерности и сравнивать их с модельными предсказаниями. Другой подход подразумевает детальное изучение отдельных галактик, сбор максимально возможной информации о двумерном распределении параметров в картинной плоскости: поверхностной яркости в широких фильтрах и узких линиях, лучевой скорости (поле скоростей), дисперсии скоростей и т.д. Сложность этого подхода состоит в необходимости одновременного анализа разнообразного наблюдательного материала и разработке моделей, адекватно описывающих все наблюдаемые характеристики. Тем не менее, детальное изучение небольших выборок галактик позволяет обнаруживать новые, иногда неожиданные, эффекты, требующие объяснения в рамках расчетов эволюции галактик на космологических шкалах. Именно этот подход реализован в данной диссертации, большая часть которой основана на наблюдениях, выполненных на 6-м телескопе БТА САО РАН.

Цель работы
Основной целью данной диссертации является детальное изучение движений ионизованного газа и звезд в близких галактиках для ре3


шения вопроса о влиянии окружения (карликовых спутников, облаков межгалактического газа и т.д.) на возникновение и эволюцию различных структур как в самих галактических дисках, так и за их пределами. С другой стороны, предполагается рассмотреть различные наблюдательные свидетельства воздействия процессов текущего звездообразования на межзвездную среду галактик с целью понять причины возникновения в ней высокоскоростных турбулентных движений. Для решения этих задач необходимо получить и проанализировать обширный наблюдательный материал по спектроскопии газовой и звездной подсистем близких галактик.

Научная новизна работы
1. Разработанная диссертантом методика обработки и анализа данных наблюдений со сканирующим интерферометром Фабри-Перо позволила поставить на конвейер измерения дисперсии скоростей ионизованного газа в дисках галактик. В результате удалось изучить особенности распределения турбулентных скоростей в 22 близких карликовых галактиках, при том, что ранее такой наблюдательный материал был представлен менее чем для десятка объектов. 2. В трех галактиках раннего типа открыты глобальные газовые диски, вращающиеся в противоположном направлении относительно звезд. Показано, что ионизация газа в этих дисках часто обусловлена ударными волнами, возникающими в результате падения богатых газом спутников. 3. Обнаружено расширение колец звездообразования в галактике Arp 10. Это вторая столкновительно-кольцевая система (после галактики VV 784), в которой напрямую измерена скорость кольцевой волны плотности. 4. На примере Mrk 334 впервые продемонстрирован эффект возмущения газового диска в результате пролета сквозь него карликового спутника: понижение плотности газа, аномальная ионизация, возмущение поля скоростей. 5. Открыты внешние полярные кольца в семи галактиках, детально исследована кинематика ионизованного газа в полярных кольцах
4


галактик Arp 212 и SPRC-7. Составлен новый каталог кандидатов в галактики с полярными кольцами, в три раза увеличивший известное число таких объектов. 6. Впервые изучена кинематика газового и звездного компонентов в уникальной кольцевой галактике Объекте Хога. Приведены аргументы в пользу того, что объект образовался в результате холодной аккреции газа из филаментов межгалактической среды. 7. Обнаружены околоядерные полярные диски в галактиках различных морфологических типов: Mrk 33, Mrk 370, NGC 3368, NGC 3599, NGC 3626, NGC 5850, NGC 7742. Составлен наиболее полный на сегодняшний день список таких объектов, аргументировано существование прямой связи между наличием внутреннего полярного компонента и событием недавнего взаимодействия с компаньоном или поглощением карликовых спутников. 8. Продемонстрировано, что диагностические диаграммы I - , построенные в эмиссионных линиях ионизованного газа, могут с успехом использоваться для поиска разного рода компактных туманностей в близких галактиках. Предложена интерпретация наблюдаемого в карликовых галактиках распределения точек на этих диаграмм, существенно дополняющая предыдущие работы по этой теме.

Научная и практическая ценность работы
Представленная в диссертации методика обработки и анализа данных, получаемых со сканирующим интерферометром Фабри-Перо, с успехом применяется как в САО РАН, так и в других астрономических учреждениях (ГАИШ МГУ, СПбГУ, Ruhr-University Bochum). Результаты детального изучения кинематики галактик с противовращающимися дисками, столкновительных кольцевых систем, галактик с полярными кольцами, могут использоваться (и уже используются) для численного моделирования таких объектов. Это позволяет не только лучше понять процесс взаимодействия галактик, но и наложить пределы на массу и даже форму темного гало, что важно для понимания роли темной материи в эволюции галактик. Дальнейшее изучение объектов из нового каталога галактик с полярными кольцами (SPRC) позволит лучше понять происхождение та5


ких структур, оценить их стабильность, а также проверить гипотезу о том, что часть массивных полярных колец образоватлось в результате холодной аккреции из филаментов межгалактической среды. Наблюдения галактик из SPRC уже проводятся как на 6-м телескопе САО РАН, так и в других обсерваториях (IRAM). Наблюдаемые параметры структуры, кинематики и звездного населения Объекта Хога накладывают жесткие условия на возможность формирования таких галактик либо в результате холодной аккреции газа, либо в процессе слияния галактик. Наблюдаемые свойства галактик с внутренними полярными структурами должны получить свое объяснение в численных моделях взаимодействия галактик. Полученные в диссертации параметры хаотических движений ионизованного газа в карликовых галактиках, являются важным исходным материалам для сравнения с расчетами воздействия молодых звездных группировок на газовую среду галактик. То же относится к наблюдаемым характеристикам выбросов газа над плоскостью диска, обнаруженных диссертантом в ряде спиральных галактик.

Основные результаты, выносимые на защиту
1. Методика наблюдения и анализа данных, позволяющая с помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо картировать распределение дисперсии скоростей ионизованного газа в галактиках и эмиссионных туманностях. 2. Обнаружение противовращающихся компонент в ряде галактик ранних типов: околоядерных газовых и звездных дисков в NGC 1316 и NGC 3945, крупномасштабных газовых дисков в NGC 2551, NGC 5631 и NGC 7742. Вывод об ударной ионизации газа в случаях, когда плоскость вращения газового компонента наклонена под небольшим углом к звездному диску. Вывод об образовании противовращающихся компонент этих галактик в результате захвата богатых газом спутников. Обнаружение наблюдательных свидетельств в пользу идеи генерации резонансных колец звездообразования в ходе такого взаимодействия. 3. Результаты наблюдательного изучения галактик, испытавших лобовое столкновение с массивным компаньоном. Обнаружение рас6


ширения и вертикальных движений в кольцах пекулярной галактики Arp 10, доказательства того, что кольцевые волны в диске являются результатом центрального столкновения со спутником, определение параметров столкновения. Наблюдательные аргументы, показывающие, что область аномальной ионизации в галактике Mrk 334 является местом недавнего столкновения с ядром разрушенной галактики-спутника. 4. Результаты детального изучения кинематики газа в галактиках с внешними полярными или сильно наклоненными подсистемами: в Arp 212 обнаружен внешний газовый диск со сложной геометрией, а в SPRC-7 гигантский звездно-газовый полярный диск. Новый каталог галактики с полярными кольцами, позволивший в несколько раз увеличить число надежных кандидатов в такие объекты. На основании наблюдений на 6-м телескопе САО РАН подтверждено существование внешних полярных колец в пяти галактиках каталога. 5. Результаты изучения морфологии и кинематики уникальной кольцевой галактики - Объекта Хога. Объяснение пекулярной структуры этой галактики холодной аккрецией газа из межгалактической среды на прародительницу эллиптическую галактику. 6. Обнаружение околоядерных газовых и звездно-газовых полярных и наклонных дисков в ряде галактик как ранних, так и поздних морфологических типов. Результаты статистического изучения наблюдаемых характеристик внутренних полярных структур. Наблюдательные аргументы в пользу их внешнего происхождения в результате поглощения галактик-спутников. 7. Результаты анализа внутренней кинематики ионизованного газа в ряде карликовых галактик Местного Объема. Определение характеристик различных структур, образованных в результате воздействия молодых звездных группировок на межзвездную среду: гигантских расширяющихся оболочек в карликовых галактиках, биполярной туманности в IC 1613, возможного остатка Гиперновой в IC 10, галактического ветра в NGC 4460. Обнаружение высокоскоростных движений ионизованного газа вокруг областей звездообразования ряда близких спиральных галактик. Объяснение наблюдаемого распределения дисперсии скоростей ионизованного газа в карликовых галактиках наличием у областей HII
7


корон возмущенного газа низкой плотности с высокими турбулентными скоростями.

Достоверность представленных результатов
Достоверность результатов обусловлена применением хорошо отработанных и зарекомендовавших себя методик обработки и анализа наблюдательных данных; полученные результаты физически непротиворечивы и удовлетворительно согласуются с теоретическими численными модельными расчетами. Важным свидетельством достоверности полученных в диссертации результатов является их апробация на национальных и международных симпозиумах и конференциях, а также обсуждение этих результатов со специалистами в данной области и публикация основных положений в ведущих астрофизических журналах.

Апробация результатов
Основные результаты диссертации лично докладывались диссертантом на семинарах и конкурсах научных работ САО РАН, семинарах ГАИШ МГУ, ИКИ РАН, ИНАСАН, университета г. Падуи (Италия), Канарского института астрофизики (Испания), Южной европейской обсерватории (Чили), Рурского университета г. Бохума (Германия), а также на следующих 11 всероссийских и 20 международных конференциях (в том числе, в форме приглашенных докладов и лекций): Galactic dynamics, JENAM2003, (Будапешт, 2003); Всероссийская астрономическая конференция ВАК2004, (Москва, 2004); The life of galaxies, JENAM2004, (Гранада, 2004); 5th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics, (Вршац, 2005) ; Science Perspectives for 3D Spectroscopy, (Гаршинг, 2005); XVII Canary islands winter school of astrophysics 3D spectroscopy, (Пуэрто-Круз, 2005); Всероссийская конференция Астрономия 2006: традиции, настоящее и будущее, (С.Петербург, 2006); Симпозиум IAU 235 Galaxy Evolution Across the Hubble Time, (Прага, 2006); Актуальные проблемы внегалактической астрономии, (Пущино, 2007); Cosmic Physics, (Н. Архыз, 2007); 6th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics, (Сремски Карловцы, 2007); Dynamics of Galaxies, (Пулково, 2007); Formation and Evolution of Galaxy Disks, (Рим, 2007); Актуальные проблемы
8


внегалактической астрономии, (Пущино, 2008); Gas and Stars in Galaxies - A Multi-Wavelength 3D Perspective, (Гаршинг, 2008); Tumbling, Twisting, and Winding Galaxies: Pattern Speeds along the Hubble Sequence, (Падуя, 2008); Актуальные проблемы внегалактической астрономии, (Пущино, 2009); 7th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics, (Зренианин, 2009); Nearby Dwarf Galaxies, (Н. Архыз, 2009); Hunting for the Dark: The Hidden Side of Galaxy Formation, (Мальта, 2009); Физика Космоса, (Екатеринбург, 2009); Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра 2009 (Москва, 2009); Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2010, (Н. Архыз, 2010); Dynamics and evolution of disc galaxies, (Пущино, 2010); A Universe of Dwarf galaxies: observations, theories, simulations, (Лион, 2010); 8th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics, (Дивчибаре, 2011); Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра 2010 (Москва, 2010); Minor merging as a driver of galaxy evolution, EWASS 2011, (С.Петербург, 2011); Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра 2011 (Москва, 2011); Актуальные проблемы внегалактической астрономии, (Пущино, 2012); European Week of Astronomy and Space Science 2012, (Рим, 2012)

Структура диссертации
Диссертация состоит из Введения, семи глав и Заключения; содержит 78 рисунков, 8 таблиц. Список цитируемой литературы включает 370 наименований. Общий объем диссертации 347 страниц. В конце каждой главы приводятся список полученных результатов и указание на основные статьи, в которых они были представлены.

Краткое содержание диссертации
Во Введении обсуждается актуальность работы, цели и задачи исследования, научная новизна, научная и практическая ценность полученных результатов, формулируются основные положения, выносимые на защиту, приводится список работ, в которых опубликованы результаты диссертации, с указанием личного вклада диссертанта в совместных публикациях. Первая глава посвящена методике наблюдений и анализу данных о внутренней кинематики галактик. В 1.1 обсуждаются методы
9


панорамной (3D) спектроскопии, позволяющие получать спектральную информацию ото всех участков протяженного объекта, заполняющих поле зрения прибора. Далее описывается аппаратура, используемая для наблюдений методами панорамной спектроскопии на 6м телескопе САО РАН. Именно, в 1.2 кратко представлен редуктор светосилы SCORPIO, созданный при участии диссертанта. Основная часть наблюдательного материала, на котором основана диссертация, была получена с помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо (ИФП) в составе прибора SCORPIO. В 1.3 представлена разработанная диссертантом методика обработки данных, получаемых со сканирующим ИФП. Особое внимание уделяется проблеме измерения дисперсии скоростей ионизованного газа. В 1.4 обсуждается кросс-корреляционная техника измерения параметров звездной кинематики (лучевой скорости и дисперсии скоростей) на основе материала, получаемого со спектрографами MPFS и SCORPIO (в режиме длинной щели). В 1.5 рассматриваются различные модельные представления полей скоростей ионизованного газа дисковых галактик: модель квазикругового вращения, двумерная модель изогнутого диска. Рассмотрен метод корректного учета вклада от расширяющихся ионизованных оболочек в наблюдаемую кинематику газа в карликовых галактиках. Во второй главе рассматривается феномен противовращения в дисках галактик. В 2.1 кратко обсуждается проблема малых слияний, когда захват карликового спутника, не искажая в целом структуры дисковой галактики, может инициировать активность ядра, вспышку звездообразования или сформировать кинематически выделенный компонент в диске. Если направление орбитального момента спутника заметно отличалось от момента вращения галактического диска, то в дальнейшем может оказаться, что часть звезд или газовых облаков в галактике вращаются в направлении противоположном остальному диску. Примеры подобных кинематически выделенных структур, обнаруженных диссертантом, приводятся в 2.2. По результатам наблюдений со спектрографом MPFS показано, что диск ионизованного газа в околоядерной области (r<500 пк) линзовидной галактики NGC 3945 вращается в противоположном направлении относительно звездного, хотя и располагается в той же плоскости. А в эллиптической галактике NGC 1316, остатки разрушенного спутника сформировали компактный (r<200 пк) звездный диск, вращающейся в противоположную сторону относительно внешнего звездного сфероида.
10


В отличие от кинематически выделенных структур в центральном килопарсеке, крупномасштабное противовращение встречается значительно реже. Всего известно чуть больше десятка близких галактик с протяженными (более нескольких кпк) противовращающимися подсистемами (Sil'chenko et al., 2009). Этот список включает и три объекта, в которых крупномасштабная кинематика была впервые изучена в наблюдениях на 6-м телескопе САО РАН: NGC 2551, NGC 5631 и NGC 7743. Они рассматриваются в 2.3. Показано, что весь газ в их дисках вращается в противоположном направлении относительно звездного компонента, диаметры дисков ионизованного газа составляют 0.7 - 1 D25 , т.е. сравнимы с характерными размерами звездных дисков. В этих галактиках мы видим последовательные стадии одного и того же процесса поглощения маломассивного богатого газом спутника имеющего соответствующее направление момента вращения. В NGC 5631 прецессия разрушенного спутника не завершилась, газ еще не опустился в плоскость галактики и не сжался до требуемой плотности. Заметного звездообразования в нем нет, ионизация газа, во всем диапазоне радиусов, обеспечивается ударными волнами. Во внутренних областях NGC 2551 в захваченном газе уже началось звездообразование, в то время как на периферии ионизация газа скорее всего обусловлена ударными волнами. А в NGC 7742 уже весь газ диска ионизован ультрафиолетовым излучением молодых звезд. В диске идет активное звездообразование, большая часть которого сосредоточено в кольце диаметром около 2 кпк, представляющим собой редкий пример резонансного кольца без бара. Предложен сценарий, согласно которому кольцевая структура так же является результатом недавнего взаимодействия при определенных условиях возмущение гравпотенциала в результате пролета компаньона будет сходно с воздействием бара на диск галактики. Впоследствии эта идея нашла подтверждение в численных расчетах взаимодействия галактик. В 2.4 рассмотрена внутренняя кинематика NGC 7743. Наблюдения на 6-м телескопе показали, что здесь весь ионизованный газ располагается в диске радиусом около 5 кпк, значительно наклоненном к звездному диску галактики. В зависимости от принятой взаимной ориентации дисков угол наклона составляет 34 + 9 или 77 + 9 . По происхождению и механизму ионизации этот газовый диск родствен рассмотренным выше противовращающимся структурам и представляет собой наиболее ранний этап их формирования. Наиболее вероятной причиной образования такого диска является аккреция из богатого га11


зом окружения галактики, что подтверждается данными наблюдений в линии 21 см. Наблюдаемое отношение потоков эмиссионных линий заставляет предположить, что основной вклад в ионизацию вносят ударные волны, возникающие при пересечении потенциальной ямы звездного диска газовыми облаками на наклонных орбитах. Отмечается, что наклонный газовый диск в NGC 7743 является одной из самых малоконтрастных структур такого рода, обнаруженных в других галактиках. Третья глава посвящена галактикам, пережившим лобовое столкновения с компаньонами. В 3.1 кратко рассмотрены современные представления о формировании столкновительных кольцевых галактик. Такие объекты, образовавшиеся в результате осевого прохождения достаточно массивного спутника, представляют собой уникальную лабораторию для изучения распространения сверхзвуковой волны плотности по невозмущенному диску, а также для проверки различных теорий распространения звездообразования. Согласно наиболее популярной точки зрения, подтверждаемой рядом численных расчетов (Appleton & Struck-Marcell, 1996), волна, движущаяся из центра диска к периферии, динамически разогревает диск, а также, подобно спиралям галактик, сжимает газ, что приводит к массовому образованию звезд. Серьезную помощь в построении самосогласованных моделей столкновительных кольцевых галактик может оказать изучение кинематики газовых дисков, включая прямые измерения скорости распространения кольцевых волн. Но до недавнего времени такие измерения были крайне немногочисленны, противоречивы и касались в основном только галактики Тележное колесо (VV 784). В 3.2 рассмотрен случай пекулярной галактики Arp 10, кроме всего прочего, интересной еще и тем, что это один из немногих известных объектов, когда повезло застать сразу два кольца, бегущих по диску. По результатам наблюдений Arp 10 удалось в деталях изучить движения газа в диске, возмущенном кольцевыми волнами. На основании полученных данных построена численная гидродинамическая модель распространения кольцевых волн, удовлетворительно описывающая наблюдаемые характеристики галактики. Предполагается, что до столкновения Arp 10 представляла из себя галактику типа Sb, с протяженным звездным диском относительно низкой поверхностной яркости и развитой спиральной структурой. 85 млн.лет назад произошло лобовое столкновение с менее массивной спиральной галактикой раннего типа, которая пролетела сквозь диск Arp 10 примерно в 3 кпк от
12


центра, почти параллельно направлению оси вращения. Удалось обнаружить и сам компаньон-возмутитель, в картинной плоскости он проецируется близко к ядру основной галактики и по большей части закрыт от нас ее диском. Возникшие возмущения гравитационного потенциала порождают две расширяющиеся наружу волны плотности, которые сейчас видны на изображениях галактики. В 3.3 рассматриваются результаты изучения на 6-м телескопе прототипа галактик низкой поверхностной яркости Malin 1. Измерения лучевых скоростей звездного компонента показали, что небольшая галактика Malin 1B, заметная на снимках HST, является спутником Malin 1. Текущее взаимодействие с Malin 1B может объяснить основные морфологические особенности центральной области Malin 1 - двухрукавную спиральную структуру, бар и внешнюю однорукавную спираль. Рассматриваются аргументы в пользу того, что ее уникальный по протяженности звездно-газовый диск (размером до 120 кпк) является закономерным итогом эволюции кольцевой волны в соответствии со сценарием Mapelli et al. (2008). Рассмотрение крупномасштабного окружения Malin 1 приводит к выводу, что галактика SDSS J123708.91 + 142253.2 является наиболее вероятным компаньоном, ответственным за формирование протяженной оболочки низкой поверхностной яркости, возникшей вследствие лобового столкновения с Malin 1. В 3.4 описывается еще одно любопытное последствие столкновения галактик, когда впервые удалось обнаружить точное место пролета компаньона через диск галактики. Здесь представлено исследование структуры и кинематики сейфертовской галактики Mrk 334. На глубоких изображениях найдены протяженные приливные структуры в виде петель и арок результат недавнего взаимодействия с достаточно большим спутником (1/3 - 1/5 от массы основной галактики). В диске обнаружена каверна, заполненная ионизованным газом низкой плотности. Весь набор имеющихся данных (измерения лучевых скоростей звезд и ионизованного газа, диагностические диаграммы отношений потоков в линиях разного возбуждения, морфология приливных деталей и т.д.) удается интерпретировать в рамках предположения, что мы наблюдаем место недавнего (около 12 млн. лет назад) пролета остатков разрушенного спутника через газовый диск основной галактики. Необычно высокое отношение линий [OIII]/H наблюдаемое в этой области, объясняется мощной ударной волной со скоростью более 250 км/с. Согласие всех трех оценок скорости столкновения (по кри13


вой вращения, по возмущению поля скоростей и по ионизационным моделям) свидетельствует в пользу предложенной интерпретации образования ионизованной каверны. Четвертая глава посвящена исследованию галактик с полярными кольцами (ГПК), представляющих собой пекулярные системы, в которых наблюдаются внешние кольца или диски из газа, пыли и звезд, вращающиеся в плоскости примерно перпендикулярной к диску основной галактики. Считается, что образование ГПК вызвано слиянием галактик с соответствующим направлением момента вращения, аккрецией на галактику вещества спутника или газовых филаментов из межгалактической среды. В 4.1 кратко обсуждаются основные проблемы исследования таких объектов, перспективы их дальнейшего изучения. Выделены два возможных пути решения вопросов, связанных с формированием и эволюцией полярных колец. Во-первых, это детальное изучение уже известных кандидатов с привлечением данных о морфологии и кинематике. Во-вторых, расширение списка кандидатов, как с целью уточнения функции светимости ГПК и продвижения в сторону больших красных смещений, так и с целью поиска объектов, в которых и кольцо, и галактика удобно развернуты к лучу зрения, что позволяет одновременного исследовать и кинематику и детали внутренней структуры. Оба этих направления представлены в диссертации. В 4.2 рассмотрена кинематика газа в Arp 212. Здесь обнаружены две кинематически различные подсистемы вращающегося газа внутренний диск и внешние эмиссионные филаменты. Вращение первой подсистемы происходит в плоскости звездного диска, в то время как внешние области звездообразования находятся в плоскости, наклоненной к нему под значительным углом. Свидетельством взаимодействия между газом полярного кольца и газом внутреннего диска является наличие ударных фронтов в центральных областях галактики. Arp 212 оказывается первой из ГПК, в которой удается непосредственно наблюдать взаимодействие между обеими газовыми подсистемами. Наиболее вероятной причиной образования полярного кольца является аккреция газа с карликового спутника UGC 12549. В 4.3 представлено исследование галактики с полярным кольцом SDSS J075234.33+292049.8 (SPRC-7), случайно обнаруженной на снимках SDSS. Анализ поля скоростей ионизованного газа показал, что это гигантское (48 кпк диаметром) кольцо вращается под заметным углом к плоскости центральной галактики. В зависимости от принятой геометрии угол между ними составляет 58 + 10 или 73 + 11 . Наблю14


даемые характеристики полярного диска представляют собой серьезную проблему для существующих теорий формирования ГПК, так как галактике требуется захватить извне массу газа и звезд, равную собственной звездной массе, что проблематично. Альтернативное предположение о слиянии двух близких по массам галактик с ортогонально ориентированными дисками находится в противоречии с параметрами центральной галактики, прежде всего с ее относительно быстрым вращением. Возможно, что кольцо образовалась в результате аккреции холодного газа из протяженных филаментов межгалактической среды. Схожий сценарий предлагается и для объяснения образования Объекта Хога уникальной кольцевой галактики, которой посвящен 4.4. Благодаря наблюдениям, выполненным на 6-м телескопе САО РАН, впервые удалось изучить внутреннюю кинематику газа и звезд, а также возраст и металличность звездного населения как в центральной эллиптической галактике, так и в гигантском (диаметром 50 кпк) кольце, состоящем из ионизованного газа и областей звездообразования. В отличие от ГПК, вращение обоих компонент здесь происходит в одной плоскости. Но формирование столь массивного и протяженного кольца удается объяснить только в рамках гипотезы предлагавшейся для некоторых полярных колец. Именно, предполагается, что ядро объекта Хога сформировалось в результате монолитного коллапса массивного газового облака, что обеспечивает как резкий градиент металличности, так и относительно быстрое вращение звездного сфероида. Дальнейшее существование изолированной эллиптической галактики в достаточно бог