Спиральная галактика NGC 23. Фотометрия и кинематика

---

<< 2. Выбор параметров диска | Оглавление | 4. Анализ кинематических данных >>

3. Анализ фотометрических данных

Анализ фотометрических данных можно разделить на несколько этапов: анализ изображений с телескопа JKT и БТА, анализ изображения с HST, их сравнение и совместный анализ.

Изображения с JKT имеют достаточно глубокий предел, что позволяет проследить внешние части спиральных ветвей до расстояния почти 100 от центра (дальше, чем на Паломарском обзоре). В галактике на этих изображениях можно выделить несколько компонент. Внутренний диск радиусом 5, внешний диск низкой поверхностной яркости со спиралями радиусом около 100 и средняя часть (5-30), которая при построении эллиптических изофот оказывается повернутой примерно на по позиционному углу.

Внутренний диск представляет собой очень плотное образование с резким экспоненциальным падением яркости (размер экспоненциальной шкалы -- ). При этом на изображениях с JKT и БТА он не показывает заметной структуры, но высокое разрешение HST выявляет спиралеподобные детали в нем. Наклонение внутреннего диска, соответствующее минимальной ассиметрии, отличается от наклонения внешних областей. Он наклонен немного сильнее (). Позиционный угол у внешнего и внутреннего дисков совпадает ( ).

Внешний (основной) диск на изображениях с телескопа JKT отчетливо прослеживается, начиная с расстояния от центра. На этом расстоянии резко падает яркость галактики и, начиная с него, диск имеет четкую экспоненциальную форму со шкалой до радиуса около , где его яркость уходит за уровень шума. При этом вплоть до этого радиуса четко прослеживаются два достаточно широких спиральных рукава (уверенно строится вторая Фурье-гармоника), относительная интенсивность которых увеличивается от 0.2 до 0.6 (по изображению в фильтре B при нормировке на яркость диска) при увеличении радиуса.

Cпиральные ветви сильно асимметричны по яркости примерно до 63 (западный рукав значительно ярче), после чего они становятся практически одинаковыми. Деталь, фрагмент которой, пересекающий западный спиральный рукав и содержащий несколько ярких областей ионизованного водорода, можно принять за ответвление этого рукава, при принятых нами параметрах ориентации оказывается частью кольца на расстоянии около 45 от центра и простирающуюся почти на пол-оборота по азимуту. Это кольцо можно четко отследить по изображению в линии H (см. рис.10), полученном на БТА. На этом изображении спиральные ветви по второй гармонике прослеживается до 64, в районе 45 наблюдается "срыв" второй гармоники, вызванный неоднородным распределением HII-областей в кольце.

Изображения галактики с JKT в диапазоне расстояний от центра 10-30 показывают бар, наличие которого подтверждают кинематические данные. По-видимому он содержит мало ионизованного газа, поскольку его не видно на H изображении. Южная часть бара частично закрыта пылью, поэтому видна хуже северной на изображениях с JKT. Этот факт легко проверить, посмотрев на карту галактик в показателе цвета. Отчетливо видны пылевые прожилки по кромкам. Бар при построении эллиптических изофот вызывает их поворот на угол около 20 градусов, с чем связана неоднозначность выбора параметров по фотометрическим данным. Поскольку и бар, и двухрукавная спираль являются возмущениями плотности с модой 2, они дают вклад во вторую гармонику, и в широкополосных изображениях ее фаза не совпадает с видимыми глазом спиралями. А в связи с тем, что бар и спиральные ветви не совпадают, фаза второй гармоники либо соскакивает со спирали на бар, либо идет посередине, то есть оказывается в минимуме интенсивности. На изображении в фильтре R, где бар виден лучше всего, фаза второй гармоники имеет прямолинейную форму (см. рис.3).

После окончания бара (около 30 от центра) фаза второй гармоники ложится на видимую глазом спираль и плавно переходит во внешнюю область. В H изображении и изображении в континууме около H, где бар не виден, она ложится точно на видимую глазом спираль на расстояниях от 5 до 42 от центра, где начинается влияние кольца. Фаза второй гармоники в области 25-42 во всех изображениях практически полностью совпадает, что позволяет сделать вывод, что спиральные ветви у галактики NGC 23 единые и, начинаясь в центральной области (5 или 1.5 кпк), простираются до 100 или 30 кпк от центра. А раз спиральные ветви единые и начинаются гораздо ближе к центру галактики, чем заканчивается бар, а не начинаются на окончании бара (25), значит он не является генератором спиральных ветвей и эти две структуры в данной галактике существуют независимо друг от друга.

Чтобы проверить, действительно ли пыль закрывает южную часть бара, необходимо построить изображения галактики в показателях цвета и комбинированном цветовом индексе . Проделав эту операцию, можно сразу же заметить, что там, где бар виден плохо имеется мощное скопление пыли, влияние которого можно частично скомпенсировать, построив изображения галактики в комбинированном цветовом индексе. Оно показывает довольно симметричый бар, но здесь не может быть приведено из-за невысокого отношения сигнал/шум и, как следствие, плохой воспроизводимости при печати. Изображения в цветах же позволяют четко видеть пыль в галактике.

Возможны следующие варианты объяснения этой морфологической картины:

1) если "промежуточная" структура представляет собой наклоненный запыленный диск, то она как раз может закрыть южную часть бара, что мы и наблюдаем. При этом бар предполагается находящимся в плоскости основного диска.

2) В свою очередь сам бар может быть наклонен к плоскости основного диска галактики, который также запылен, тогда он бы создал мощное возмущение гравитационного потенциала и вызвал бы изгиб основного диска. При этом также возможно закрытие пылью части бара.

В обоих вариантах при соответствующем подборе параметров могут быть объяснены сложные профили линии H, речь о которых пойдет в следующем разделе.

Если обратиться к изображениям HST, то можно детально исследовать внутренний диск. Так как центральная длина волны составляла около 9000 Å, здесь отсутствует влияние HII-областей, и вся видимая картина формируется преимущественно старым звездным населением. Экспозиция составляла всего 230 секунд, что не позволяет исследовать внешние части галактики. До расстояния около 30 от центра можно достаточно уверенно рассчитывать основные гармоники. При позиционном угле в (совпадает с P.A. основнго диска) и наклонении фаза второй гармоники имеет спиральный вид. Кроме того довольно мощной оказывается 4-я гармоника. Если же установить наклонение 48 градусов и проследить вторую гармонику до 30, то легко заметить поразительное сходство с B, V и R изображениями, полученными на JKT. Построение второй гармоники в центральной области для параметров галактики, соответствующих основному диску показывает "недонаклоненность" внутренней области, что доказывает независимость центрального диска -- он имеет отличный от основного диска угол наклона.

Итак, галактика имеет в своем составе следующие структуры, выявляемые фотометрически:

1) основной диск с хорошо развитыми спиральными ветвями, прослеживающийся до (30 кпк) от центра;

2) сильно запыленный промежуточный диск с внешним радиусом (9 кпк), имеющий свою ориентацию, либо это внутренняя часть основного диска, изогнутая под влиянием наклонного бара;

3) бар размером 14 кпк, существующий независимо от спиральных ветвей;

4) плотный внутренний экспоненциальный диск со шкалой около c позиционным углом, совпадающим с основным диском, но наклонением, отличным от него.

---

<< 2. Выбор параметров диска | Оглавление | 4. Анализ кинематических данных >>

Публикации с ключевыми словами: галактика - кинематика галактик - фотометрия галактик - NGC 23 - конкурс Публикации со словами: галактика - кинематика галактик - фотометрия галактик - NGC 23 - конкурс
См. также: Комета Леонарда и галактика Кит Пылевые волокна в NGC 1947 Магнитное поле в центре галактики Сигара NGC 4631: галактика Кит. NGC 5078 с друзьями M82: галактика со сверхгалактическим ветром Приглашаем на Школу Юных Астрофизиков лучших старшеклассников страны (июнь 2015) Все публикации на ту же тему >>