Astronet Астронет: И. О. Дроздовский/АИ СПбГУ Местное Сверхскопление
http://variable-stars.ru/db/msg/1169717/lv.html
Местное Сверхскопление

Местное Сверхскопление.

Игорь Дроздовский

Местное Сверхскопление:
Местная Группа:
Комплекс IC342/Maffei
Группа NGC5128
Группа M81
Комплекс в Гончих Псах
Группа M101
Группа M51
Галактики за Млечным Путем
История звездообразования близких галактик

Местное Сверхскопление -- скопление скоплений галактик диаметром около 30 Мпк. Принято разделять Местное Сверхскопление на: Местный Комплекс галактик, частью которого является Местная Группа, и скопление галактик в Деве. Местная Группа находиться на периферии сверхсистемы, на расстоянии примерно 10 Мпк от его центра.

Местный Комплекс Галактик.

В Местный Комплекс, кроме Местной группы входят также близкие группы галактик -- IC342/Maffei, М 81, группа в Гончих Псах, М 101, NGC 5128, а также другие группы, имеющие лучевые скорости менее чем 500 км/с (что соответствует расстояниям примерно в 7 Мпк). В сумме это 280 галактик, включая 255 галактик с V0 < 500 км/с и 25 сфероидальных карликовых галактик с неизвестными лучевыми скоростями, но являющимся, по всей видимости, спутниками известных близких галактик. Понятие Местный Комплекс было введено в работе Kraan-Korteweg и Tammann (1979). В настоящее время различными группами наблюдателей ведется постоянный поиск новых близких галактик. Используются разные подходы: HI и IR обзоры областей Млечного Пути, где значительно поглощение света облаками межзвездной пыли (Kraan-Korteweg et al., 1994, Huchtmeier et al., 1995, McCall & Buta, 1995); поиски карликовых галактик низкой поверхностной яркости (Binggeli et al., 1990, Schombert et al., 1992, Impey et al., 1996), тщательное изучение оптических и HI снимков близких групп галактик (Borngen & Karachentseva, 1985, Cote et al., 1997) и др. В работе Karachentseva & Karachentsev (1998) был представлен каталог 260 новых карликовых галактик кандидатов в члены Местного Комплекса, имеющих угловой размер больше 0.5', на основе изучения пленок POSS-II и ESO/SERC обзоров. В пробном радио-обзоре части объектов из данного каталога Huchtmeier et al. (1997) на основе измерения лучевых скоростей галактик в нейтральном водороде выявили, что 70% объектов, зарегистрированных в HI из данного каталога, далекие (имеют лучевые скорости в среднем около 1300 км/с), а четверть -- близкие галактики (исправленные лучевые скорости меньше 500 км/с). Среди оставшихся 5% галактик часть -- близкие галактики, необнаруженные в HI в силу низкого содержания в них газа (карликовые сфероидальные системы), а другая была закрыта в радио-диапазоне излучением облаков нейтрального водорода нашей Галактики. В части таких галактик существуют области HII, что позволяет оценить их лучевые скорости по оптическим спектральным наблюдениям в H$\alpha$. Для 3-х подобных галактик лучевые скорости оказались < 500 км/с (Karachentsev и Makarov, 1997): -64 км/с (Cam C), +445 км/с (Arp 211), и -141 км/с (NGC 6789). Используя метод оценки расстояний на основе определения точки поворота ветви красных гигантов, Дроздовский и Тихонов (1998) получили расстояние до NGC 6789 2.1 Мпк. По видимому, остальные галактики также находятся вблизи Местной Группы. Полагают, что около 30% галактик из этого каталога являются новыми членами Местного Комплекса, что означает увеличение на четверть списка близких галактик.

Местный Комплекс галактик (МК) представляет собой уплощенное образование.

Анализ скоростей, расстояний и положений галактик в Местном Комплексе показал, что в настоящее время происходит дальнейшее уплощение структуры -- т.е. галактики на полюсе и на экваторе изучаемой структуры имеют разные скорости движения от центра ( на полюсе эти скорости меньше), что позволяет выбрать эволюционную модель МК галактик.

Уточнение расстояний до галактик позволило более аргументировано выделить гравитационно связанные группы галактик и на этой основе проверять существование в них темной материи. По мере уточнения действительной структуры групп происходит смягчение противоречия между вириальными и фотометрическими массами, т.е. уменьшается так называемый парадокс масс.

Полученные к настоящему времени данные позволяют выявить структуру Местного Комплекса, несмотря на то что изучение структуры Местного Комплекса усложняется сильным поглощением излучения вблизи плоскости нашей Галактики. В структуре МК прослеживаются "узлы","волокна" и "пустоты", которые характерны для крупномасштабной структуры Вселенной.

Распределение галактик по морфологическим типам имеет ассиметрию с минимумом на типах S0-Sa. Иррегулярные карликовые галактики (T = 9,10) составляют более половины населения МК . Если учитывать оценку полноты выборки галактик МК (около 70%), то можно получить оценку плотности галактик в нем 0.25 гал./Мпк3.

Группы Галактик из Местного Сверхскопления

Ниже перечислены основные группы из Местного Cверхскопления, содержащие галактики из каталога Мессье, в порядке возрастания прямого восхождения.

Местная Группа галактик

Галактики из каталога Мессье: Галактика в Андромеде M31 и ее спутники M32 и M110, а также галактика в Треугольнике M33. Другие члены (всего более 30) включают нашу Галактику, Большое и Малое Магелланово Облако (БМО и ММО), а также десятки карликовых галактик. МГ тесно связана с близкой (среднее расстояние около 3.0 Мпк) группой галактик.

IC342/Maffei,

членами которой являются галактики: IC 342, Maffei 1(?), Maffei 2, Cas 2=Dwingeloo 1, NGC 1560, NGC 1569, UGCA 86, UGCA 92, UGCA 105, Cas 1, MB 1, Dwingeloo 2, Cam A, Cam B.

Группа M81

Галактики из каталога Мессье: M81 и M82. Эта группа находиться также достаточно близко к МГ (около 3.5 Мпк). Членами группы M81 являются также галактики: NGC 3077 и NGC 2976, и находящаяся на перефирии спиральная галактика NGC 2403, образующая свою подгруппу. Известно также много карликовых галактик, входящих в эту подгруппу: NGC 2366, IC 2574, NGC 4236, NGC 1516, NGC 2976, DDO 165, Holmberg I, Holmberg II, Holmberg IX, K 52, UGC 4483, K 54, BK3N, K 73, UGC 2773, DDO 53, VII Zw 403, PGC 27785, DDO 82,  UGC 7131, PGC 43450, UGC 8638, PGC 52591, PGC 57888.

Группа M96 (группа Лев I)

Галактики из каталога Мессье: M95, M96 и M105. Существует также много других галактик из группы M96, включая известную галактику NGC 3384 недалеко от M105.

Триплет в созвездии Льва (Группа M66):

M65 (NGC 3623), M66 (NGC 3627) и NGC 3628. Возможно физически связана с группой M96.

Скопление галактик в Деве (Virgo Cluster) Скопление в Деве с ее 2000 галактиками является доминирующим и определяет барицентр нашего Местного Сверхскопления. Барицентр Местной Группы двигается в направлении центра Местного Сверхскопления со скоростью около 300 км/с ("поток в направление на Деву"). Скопление в Деве выделяется не только по богатству, но и по кинематике движения членов в ней, у которых собственные скорости изменяются в диапазоне от -200 до +2000 км/с и невозможно использовать зависимость Хаббла для определения расстояний. Оценки расстояний до центра скопления дают разброс от 15 до 20 Мпк.

Группа M51

Галактики из каталога Мессье: M51, M63.

Небольшие группы галактик

Группа в Скульпторе
Группа M74
Группа M77 (группа NGC 1068)
Группа NGC 5128

эта южная группа галактик имеет три выдающихся члена: активную галактику Центавр A (NGC 5128), пекулярную галактику NGC 5253 и M83. Другие -- NGC 4945, NGC 5102, NGC 5206, PGC 47171, NGC 5237, PGC 48738, NGC 5408, Cen 6.
Среднее расстояние до группы 3.4 Мпк.

Группа в Гончих Псах

представляет довольно рассеянный комплекс, содержащий около 50 спиральных и иррегулярных галактик, среди которых выделяются в первую очередь галактики: NGC 4395, NGC 4449, NGC 4244, NGC 4144, NGC4214, IC 4182, UGC 8331, UGC 8508, DDO 154, DDO 168. Среднее расстояние до группы 4.3 Мпк.

Группа M101

помимо гигантской спиральной галактики M101 содержит галактики: NGC 5204, NGC 5238, Holmberg IV, NGC 5474, NGC 5477, NGC 5585 и UGC 9405.
Среднее расстояние до группы 7.3 Мпк.

Группа в Драконе (группа NGC 5866)

содержит: NGC 5866, M102, яркую спиральную галактику, видимую с ребра NGC 5907, NGC 5879, и множество карликовых галактик.

Группа NGC 5236

содержит кроме NGC5236 галактики: NGC 5253, NGC 5236, NGC 5264, PGC 48111, PGC 48368, PGC 48029.
Среднее расстояние до группы 4.2 Мпк.

Сравнение свойств основных групп

Среди 280 галактик Местного Комплекса с Vo<500 км/с 6 выдающихся галактик имеют массы больше 3.1011  MSun: Галактика, M31, M81, NGC 5128, NGC 5236 и M101. Если поставить условие о существовании кеплеровских движений внутри групп (g1k<1) с круговым периодом меньше возраста Вселенной (t1k<1) позволяют нам выделить системы спутников вокруг каждой массивной галактики. В этих 6 группах заключена четверть всех галактик МК . Глобальные свойства этих заключены в следующих границах:
характерный радиус группы [80--270] кпк;
средний квадрат пекулярной скорости [58--96] км/с;
характерное время пролета (crossing time) [1/30--1/5] 1/H;
относительное число эллиптических и сфероидальных объектов [0/7--7/11];
относительная масса групп, заключенная в доминирующей галактике, [0.74--0.98];
число "значащих" спутников с массами >109  MSun [2-7].
По всем вышеназванным параметрам Местная Группа ничем не выделяется, это типичная система, оставшаяся после разлета большей системы.

В то же время в структуре рассматриваемых групп и морфологии их членов существуют значительные различия. Системы галактик вокруг Галактики и M31 выделяются своей вытянутой формой, в группе M81 все 6 сфероидальных карликов концентрируются в ее юго-восточной секторе. Морфологическая сегрегация E+Sph и S+Irr галактик вдоль радиусов групп четко выражена только в подгруппе M31. Две из трех слившихся галактик (M82, NGC 3077 и NGC 5128) принадлежит группе M81. Специальные поиски карликовых галактик показали, что группы NGC 5236 и M101 не содержат объектов с диаметрами больше 1 кпк. Это может быть сязано с большими линейными размерами разницами в светимостях между доминирующих галактиками и вторыми по яркости.

Как было отмечено Арпом (1982) лучевые скорости спутников групп M31 и M81 распределены асимметрично с преобладанием положительных пекулярных скоростей. Допущение о больших значениях полных масс этих галактик приводит к возможности включения в группы новых галактик, что увеличивает асимметрию лучевых скоростей. Однако существует простое объяснение данного явления, если связать лучевые скорости всех галактик с барицентром системы "доминирующая галактика -- вторая по массе галактика в группе". По отношению к центроидам M31+M33 и M81+M82 распределение пекулярных скоростей остальных компаньонов выглядит совершенно симметрично. Стоит подчеркнуть, что подобное объяснение не проходит, если рассматривать темную материю, концентрирующуюся не на членах, а распределенную по всему объему между галактиками. Суммарная по этим 6 группам форма распределения галактик по их потенциальному фактору g1k имеет максимум, соответсвующий модели с более вытянутыми по сравнению с круговой орбитами (эксцентриситет орбит e=0.6). Значение средного эксцесса "орбитальных" масс изменяется от группы к группе от dex(-0.29) до dex(+0.52) со средним значением около 0. Эти различия можно объяснить случайными вариациями проекций орбит. Другими словами, динамическую ситуацию в близких группах галактик можно объяснить без требований наличия значительного количества темной материи, находящейся внутри 2-3 стандартных оптических радиусов (R25) у доминирующих галактик. Сравнивая типичные отношения полных масс к полным светимостям в доминирующих галактиках M/L=18 Msun/Lsun со значениями вириальных отношений масс к светимостям для этих же групп Mvir/L=90 Msun/Lsun из работы Tully (1987), видно существенное расхождение между ними. Вероятно, значения вириальных масс были периоценены в группах, отобранных по критериям Талли, за счет включения спорных галактик.

Близкие взаимодействующие галактики.

Наиболее обширный поиск взаимодействующих галактик был предпринят Воронцовым-Вельяминовым (1959, 1977), который опубликовал атлас 850-ти взаимодействующих галактик, а также Арпом (1966), чей атлас содержит изображения 338 пекулярных и взаимодействующих галактик. Каталог Воронцова-Вельяминова базировался на изучении снимков Паломарского обзора неба, а Арп использовал фотографии с высоким разрешением, полученные на 5м телескопе.

Среди 603 изолированных пар галактик северного неба 314 взаимодействующих систем было отмечено в каталоге Караченцева (1987).

Таблица: Взаимодействующие и пекулярные галактики Местного Комплекса.
 Название ВВ Арп $$\Theta$$ Замечания
M 32 -- 168 5.97 Компактная
N 1313 436 -- -1.58 Иррегулярная
N 1569 -- 210 0.36 Слившаяся? двойное ядро
N 2537 138 6 -1.58 Иррегулярная, HSB
Holmb. II -- 268 0.61 Иррегулярная
DDO 53 499 -- 0.56 Иррегулярная
M 81 -- -- -1.01 Слившаяся, петля Арпа
M 82 -- 337 2.30 Слившаяся?
N 3077 -- -- 2.27 Слившаяся, "Гарланд"
VII Zw403 574 -- -0.08 Иррегулярная
N 3738 -- 234 -0.40 Иррегулярная
N 4190 104 -- 0.19 Иррегулярная
P 42134 42 211 -1.04 Иррегулярная
GR 8 558 -- -1.12 Иррегулярная
N 5128 -- 153 0.38 Слившаяся!
N 5238 828 -- -0.58 Иррегулярная
U 8638 133 -- -1.15 Иррегулярная
M 101 344 26 0.70 Взаимодействующая с N 5474
N 5474 344 26 1.91 Взаимодействующая с M 101
Галактика -- -- 2.71 Слившаяся, полярное Магелл. кольцо
N 6946 -- 29 -1.35 Иррегулярный рукав

В таблице приведены галактики Местного Комплекса, входящие в каталоги Воронцова-Вельяминова или Арпа. Первые три колонки содержат общее имя галактики и ее название в обеих каталогах, четвертая -- Приливной Индекс, в последней колонке даны краткие замечания о деталях взаимодействия. На основании этих данных и учитывая неполноту обеих обзоров для южного неба мы можем сделать заключение что для Местного Комплекса относительное содержание взаимодействующих галактик составляет $$\delta$$int(0) = (5-6)%. Отметим, что довольно редко совпадают заключения о взаимодействии конкретных галактик между двумя авторами. Это может быть следствием субъективности классифицирования признаков взаимодействия систем. Например, крупномасштабные кадры "взаимодействующих" галактик NGC 4190 = VV 104 и Arp 211 = VV 42, которые разрешаются на звезды, показывают, что эти иррегулярные галактики с клочковатой структурой в действительности представляют собой единые объекты. Фактически, только две галактики -- M 101 и ее спутник NGC 5474 можно уверенно считать взаимодействующей системой, с характерным приливным искажением их спиральных структур. Поэтому, после исключения случаев принятия единых объектов иррегулярной формы за кратные взаимодействующие, мы получаем оценку $$\delta$$int(0) ~ 1%.

Кроме $$\delta$$int(0), представляет также интерес относительное число слившихся галактик ("merger'ы") в МК $$\delta$$merg(0). Это довольно сложный вопрос, потому что практически нет работ посвященных этому вопросу. На основе фотографий и ПЗС-кадров галактик МК с большим масштабом, мы можем уверенно говорить о наличии 6 слившихся близких галактик, отмеченных в таблице. Среди них есть классические примеры merger'ов -- NGC 5128 = Центавр А, а также наша Галактика, с ее полярным магеллановым кольцом. Поэтому, в первом приближении, можно принять $$\delta$$merg(0) = (2-3)% в качестве относительного числа слившихся галактик МК . Необходимо отметить, что признаки слияния, как и взаимодействия, наблюдаются наиболее часто среди наиболее ярких галактик. Для взаимодействующих двойных галактик этот эффект был описан в работе Караченцева (1987).

Приливной индекс и другие свойства Местного Комплекса.

Представлено распределение галактик Местного Комплекса по полной массе. Галактики, являющиеся гравитационно главными возмущениями по отношению к остальным на рисунке затенены. Их доля в МК составляет 24%. Эти галактики, в среднем, имеют на порядок большие массы по сравнению с остальными. Чаще всего это спиральные галактики типов Sa-Sbc. Масса одной галактики в МК в среднем составляет 2.8 . 1010 масс Солнца, что дает среднюю плотность вещества 4.7 . 10-31 г/см3 или 0.051 значения критической плотности.

Распределение галактик МК по приливному индексу имеет асимметричную форму с максимумом около -1. Более половины галактик (55%) находятся вобласти с приливным индексом <   0, т.е. являются скорее изолированными. Галактики же ранних морфологических типов (T<0) в среднем имеют высокое значение приливного индекса, что демонстрирует известный эффект сегрегации эллиптических и спиральных галактик в зависимости от плотности их окружения. Все карликовые эллиптические и сфероидальные галактики с lg M < 9 имеют приливные индексы >0, т.е. они наблюдаются только в плотных областях вокруг массивных главных возмущений. Наблюдаемое отсутствие изолированных объектов среди сфероидальных карликов можно рассматривать как аргумент в пользу теории об их происхождении из богатых нейтральным водородом иррегулярных карликовых систем вследствии приливных эволюционных явлений.

Распределение галактик МК по массам и приливным индексам не коррелируют между собой.

Представляет также интерес распределение галактик МК по их приливным индексам и расстояниям до плоскости Местного Сверхскопления . Из наблюдательных данных следует, что галактики ранних морфологических типов концентрируются к плоскости Местного Сверхскопления сильнее, чем спиральные и иррегулярные, что снова подтверждает морфологическую сегрегацию внутри Местного Сверхскопления. Также наблюдается еще одна картина. Среди галактик, имеющих высокий (положительный) приливной индекс, более 90% находятся в узком слое, | SGZ | <0.5 Мпк, в то время как изолированные объекты распределены по всему Местному Комплексу. Подобная структура может указывать на существование двух подсистем в МК : "диск" и "балдж", в которых условия для взаимодействия галактик сильно различаются.

Как было упомянуто ранее, относительное число галактик, которые являются главными возмущениями (MD) для одной или нескольких галактик, составляет 24%. Это значение определяется 3D-строением МК и функцией масс его галактик. Отсортированные по их главным возмущениям, галактики МК формируют "гнезда", с населением k от 1 до 34 членов. Наиболее населенные "гнезда" наблюдаются вокруг наиболее массивных MD. Зависимость k от M можно приблизить прямой k ~ M1/2. В частности, всего 7 наиболее массивных галактик контролируют 51% всего населения МК , внутри зон их гравитационного влияния.

Однако, необходимо сказать, что большинство членов гнезд вокруг MD имеют приливные индексы < 0, т.е. их время пересечения по отношению к MD превышает космологическое время 1/H. Если рассматривать в качестве реальных компаньонов MD только галактики, у которых приливные индексы > 0, то типичное число населения гнезд уменьшаются примерно в 2 раза.

Наиболее выдающиеся группы Местного Комплекса -- Млечный Путь, M 31, M 81, Центавр А (NGC 5128). Наиболее массивная галактика NGC 5128 имеет наибольшее число членов (N = 34) в зоне своего влияния. Внутри наиболее надежных границ, т.е. для приливного индекса > 0, профили их приливных индексов в зависимости от N приблизительно следуют линейной зависимости с разным углом наклона. В отличии от групп вокруг нашей Галактики и M 31, группы вокруг NGC 5128 и M 81 выглядят заметно менее концентрированными.

Местный Комплекс содержит некоторые объекты, которые невозможно различить являются ли они взаимодействующими или просто пекулярные сами по себе, тем не менее факт их существования требует специального объяснения. В качестве примера, рассмотрим случай галактики NGC 404. Эта компактная яркая (BI = 10.96 зв.вел.) линзовидная галактика имеет исправленную лучевую скорость Vo = +195 км/с или кинематическое расстояние 2.8 Мпк. Внутри области размером ~2 Мпк вокруг нее нет других галактик. NGC 404 имеет сравнительно низкий приливной индекс (-0.78) и ее ближайший MD -- M 31. Судя по ее потоку в HI, NGC 404 умеренно богата нейтральным водородом, кроме того несколько пылевых облаков наблюдается недалеко от ее ядра. Природа образования подобной очень изолированной компактной галактики загадочна. Вероятно, эта галактика находится на финальной стадии последовательных слияний членов бывшей группы. Подобные близкие необычные объекты заслуживают более пристального внимания как наблюдателей, так и теоретиков.

(Использованы материалы из доклада И.Д.Караченцева и Д.И.Макарова на 186 съезде IAU в Киотo в Августе 1997 года: "Galaxy interaction in the Local Volume", а также материалы из SEDS, NED и Новости Космическог Телескопа им.Хаббла.)

Литература:

Arp H., 1966, Atlas of Pecular Galaxies, ApJS., 14, p.1

Binggeli B., Tarenghi M., Sandage A., 1990, A&A, 228, p.42

Borngen F., Karachentseva V.E., 1985, Astron.Nachr., 306, p.301

Cote S., Freeman K.C., Carignan C., Quinn P.J., 1997, AJ, в печати.

Drozdovsky I.O., Tikhonov N.A., 1998, A&A готовится к печати

Drozdovsky I., Schulte-Ladbeck, R.E., Hopp, U., Greggio, L., Crone M., 2001, ApJL, в печати

Huchtmeier W.K., 1998, частное сообщение

Huchtmeier W.K., Karachentsev I.D., Karachentseva V.E., 1997, A&A, 322, p.375

Impey C.D., Sprayberry D., Irwin M.J., Bothun G.D., 1996, ApJS, 105, 209

Karachentsev I.D., 1987, Binary galaxies, Moscow, Nauka

Karachentsev I.D., Makarov D.I., 1997, AJ

Karachentseva V.E., Karachentsev I.D., 1998, A&AS, 127, p.409.

Kraan-Korteweg R.C., Tammann G.A.; 1979, Astron. Nachr., 300, p.181

Kraan-Korteweg R.C. et al., 1994, Nature, 372, p.77

McCall M.L., Buta R.J., 1995, AJ, 109, p.2460

Paturel G., et. al., Principal Galaxy Catalogue, PGC-ROM, 1996, Observatoire de Lyon

Tully R. B., 'The Nearby Galaxies Catalogue', Cambridge, Cambridge Univ.Press

Tully R.B., Fisher J.R. 'The Nearby Galaxies Atlas'

Schmidt K.-H. et al.; 1993, Astron. Nachr. 314, p.371

Schombert J.M. et al., 1992, AJ, 103, p.1107

van den Berg S., 1966, AJ, 71, p.33

Vorontsov-Velyaminov B., 1959, Atlas and Catalog of Interacting Galaxies, Part I, Moscow Univ.

Vorontsov-Velyaminov B., 1977, A&AS, 28, 1

См. Местная Группа галактик.

Rambler's Top100 Яндекс цитирования