CC BY
31
УДК 524.74-77(083.8)
КАТАЛОГ РАДИОГАЛАКТИК С £ > 0 3. II: ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ
ДАННЫЕ
© 2009 М. Л. Хабибуллина*, О. В. Верходанов**
Специальная астрофизическая обсерватория, Нижний Архыз, 369167 Россия Поступила в редакцию 1 декабря 2008 г.; принята в печать 4 апреля 2009 г.
Описывается процедура построения выборки далеких (z > 0.3) радиогалактик с использованием баз данных NED, SDSS, CATS. Выборка предполагается очищенной от объектов, имеющих свойства квазаров. Данная работа является второй частью описания каталога радиогалактик, который предполагается использовать для космологических тестов. Здесь приводятся результаты выборки фотометрических величин для объектов списка, а также проводится его первичный статистический анализ с построением диаграмм Хаббла.
Ключевые слова: радиоисточники
1. ВВЕДЕНИЕ
Улучшение качества проводимых наблюдений и моделирование параметров позволяет говорить в настоящее время о приближении эпохи точной космологии (“Precision cosmology” — высказывание М. Лонгейера в Манчестере в 2000 г.). Несмотря на то, что последние космические и наземные эксперименты [1,2] дали богатый материал для измерения параметров Вселенной и построения согласованной космологической модели, задача проверки соответствия используемой ЛCDM—парадигмы другим тестам остается актуальной, т.к. уровень точности определения параметров (Ho, Пд, nDM, Пь, Пк и др.) пока позволяет существование и других описаний [3]. Среди объектов, используемых для независимой проверки этих параметров, отметим радиогалактики как одни из самых интересных. Они принадлежат популяции галактик самой высокой светимости, что делает возможным их изучение на больших красных смещениях и, тем самым, использовать как зонды состояния Вселенной в другие эпохи. Чрезвычайно важным моментом при исследовании этих объектов может считаться тот факт, что их родительскими галактиками являются гигантские эллиптические галактики (gE), которые на начальном этапе селекции могли бы использоваться [4] как стандартные свечи/линейки. Отождествление с gE важно как при прослеживании эволюции звездных систем на больших красных смещениях, так и при поиске далеких групп галактик или протоскоплений, в центре которых они
E-mail: rita@sao.ru
E-mail: vo@sao.ru
находятся, а также при исследовании процессов слияния и взаимодействия, на которые может указывать проявляющаяся активность их ядер. Одним из параметров, определяемых из данных наблюдений, является возраст галактики [5—7], который ограничен возрастом Вселенной — он просто не может быть больше последнего, так как требуется некоторое время для образования самой галактики после возникновения Вселенной. А возраст Вселенной является функцией параметра Хаббла. Одна из особенностей радиогалактик, удобная для хронометрических оценок, состоит в том, что даже на больших красных смещениях (г ~ 4) звездное население их родительских галактик эволюционирует практически пассивно [8, 9]. Это позволяет оценивать возраст системы.
Если построить полное распределение радиогалактик в зависимости от красного смещения г, можно исследовать не только их функцию светимости, но также исследовать проблему формирования сверхмассивных черных дыр в центре галактик и динамику расширения Вселенной. Согласно наблюдательным данным [10], между физическими параметрами радиогалактик (полная масса, доля барионов, возраст, светимость и др.) обнаруживаются корреляции, что в случае одновременного начала формирования галактик типа gE облегчает их использование в космологических целях. Но для решения таких задач необходимо наличие как можно более полной выборки радиогалактик в различных интервалах г.
Данная работа посвящена построению выборки радиогалактик в диапазоне красных смещений г > 0.3. Она является второй частью описания
Рис. 1. Положение отобранных радиоисточников на небесной сфере в галактических координатах. Кружками отмечены объекты БЭББ, крестиками — остальные источники.
каталога вслед за работой I [11] и содержит каталогизированные оптические данные радиогалактик из доступной литературы.
В работе I описывается построение выборки с использованием баз данных NED1 и CATS2 и этапов селекции, в результате которой для дальнейших исследований мы отобрали 2442 объекта. Кроме того, список объектов из работы I содержит имена исходных каталогов, откуда взяты данные об объектах (а в случае обзоров 3C и 4C имена радиоисточников), экваториальные координаты (J2000.0) и спектроскопические красные смещения. Отметим, что в каталог отобранных галактик включены также объекты из других списков, в том числе источники с ультракрутыми спектрами (а< —1.0, S ~ va). Именно среди таких объектов высок процент далеких радиогалактик [12—17]. Самые далекие радиогалактики с красным смещением z > 4.5: z = 5.199 [18] и с z = 4.514 [19] были открыты с помощью этого критерия. Для выбранных радиогалактик была проведена кросс-индентификация с радиокаталогами CATS и рассчитан спектральный индекс на частотах 325, 1400 и 4850 МГц.
В работе I для нашей выборки мы также построили зависимость “спектральный индекс — красное смещение” (a(z)) и другие диаграммы и распределения.
В настоящей работе мы приведем аналогичную статистику результатов оптических наблюдений, исходно каталогизированных в базах данных NED и SDSS. Отметим, что фотометрические оценки характеристик для гигантских эллиптических галактик могут быть использованы для ряда космологических тестов, таких, например, как хаб-бловская диаграмма “зв. вел. — z” (“K—z”) [8], или диаграмма “возраст — z” [20]. Имеется также
'httpi/ynedwyw.ipac.caltech.edu
2http://cats.sao.ru
набор тестов, позволяющих оценить параметры и эволюционные характеристики Вселенной на основе радиоданных (см., например, [21—23]).
Как уже отмечалось ранее, данная работа является второй из предполагаемых трех, посвященных построению выборки и статистическому анализу каталога радиогалактик, в котором собраны объекты с известным спектроскопическим z, излучающие в радиодиапазоне, для которых проведена оптическая фотометрия. В дальнейшем, используя физические параметры объектов этого каталога, мы планируем провести космологические тесты, приведенные в работе I [11].
2. КАТАЛОГ
2.1. Описание каталога
В данной работе мы даем описание второй части списка радиогалактик, содержащей звездные величины. Данные оформлены в виде Таблицы в Приложении, в столбцах которой указаны имена объектов и звездные величины. Полностью каталог помещен на сайте базы данных CATS ftp://cats.sao.ru/pub/CATS/RGLIST. Для фильтров, в которых измерены приведенные звездные величины, в таблице используются стандартные обозначения: u, g, r, i, z — фильтры SDSS3; R, U, B, V, G, H, I, J, K, R, Z — полосы системы Джонсона и UKIDSS; r<G, G — фильтры системы Гана (Gunn); F160W, F775W, F850LP, F702W, F606W, F814w — фильтры телескопа Хаббла; FUV, NUV — ультрафиолетовые фильтры в диапазонах 1150—1700 A и 1575—3110 A соответственно; O, E — фотографические величины голубых и красных карт Паломарского Атласа.
Координаты отобранных радиогалактик приведены в Таблице в Приложении к работе I. Их положение на небесной сфере показано на Рис. 1.
3Величины SDSS приведены в системе AB в определении
Petrosian [24].
mj, mag
mR,mag
Рис. 2. Слева направо, сверху вниз: гистограммы распределения звездных величин в фильтрах Н, I, J, К, Я, V, g, г, и, 1, г.
2.2. Статистический анализ выборки
Как уже отмечалось в работе I, составленный список галактик не является полным по заполнению небесной сферы и однородным по чувствительности и частотным диапазонам, так как выборка содержит объекты из разных каталогов и несвязанных областей неба. Положение отобранных галактик на небесной сфере показано на Рис. 1. Наиболее полная и однородная подвыборка данного списка содержит объекты обзора БЭББ,
отмеченные на Рис. 1 другим маркером. Среди радиогалактик SDSS (радиоданные из NVSS [25] и FIRST [26]) большое число объектов с небольшими красными смещениями (z < 0.5) и малыми плотностями потоков (S < 15 мЯн), что отличает качественно эту подвыборку от других.
Мы провели первичный статистический анализ составленного списка, результаты которого показаны на Рис. 2 и 3. На Рис. 2 мы приводим
"О '
ф
СЕ
* *
* *
* %•
' * % •
тн, тад
(О о ■О £ ш (Г
т., тад
тв, тад
15 17
19 21 23 25
т„ тад
* %
*
* *
* *
* *
* * * %*
лк. ^ *4 *
• *
€ #** ?**%* *
* %
.щ * ’ * *
20 22 ту, тад
Рис. 3. Слева направо, сверху вниз: хаббловские диаграммы “зв. вел. — г" для фильтров Н, I, J, К, Я, V Галактики группы (1) отмечены крестиками, а группы (2) — кружками.
гистограммы распределения звездных величин в фильтрах Н, I, Л, К, Я, V, g, 1, г, и и 2.
Как видно из этого рисунка, величины объектов в различных фильтрах распределены по-разному. Однако наличие для большого числа радиога-
лактик измерений больше чем в трех фильтрах позволит в дальнейшем провести для них оценку возраста звездного населения. При исследовании выборки источники были разделены на две группы: (1) размер большой оси которых, по данным обзора
м
"О
ф
СЕ
т|, тад
тг, тад
ти, тад
Рис. 4. Слева направо, сверху вниз: хаббловские диаграммы “зв. вел. — г" для фильтров §, 1, г, и, г. Галактики группы (1) отмечены крестиками, а группы (2) — кружками. Для величин §, 1, г, г построены регрессии тад (г).
NVSS, больше 29" и (2) — меньше 29". Эта величина — медианное значение размера источников
нашей выборки, по данным NVSS. Соответственно на Рис. 3 и 4 галактики группы (1) отмечены
крестиками, а группы (2) — кружками. Подобное
разделение сделано для поиска возможного физического различия радиогалактик в зависимости от
их радиоразмера, что могло бы помочь при изу-
18 19 20
п\, тад
Рис. 5. Хаббловские диаграммы для фильтров § (слева) и г (справа). Галактики группы (1) отмечены крестиками, а группы (2) — кружками. Регрессионные прямые подчеркивают две выделяемые популяции объектов.
Таблица. Параметры регрессионной зависимости для фильтров §, 1, г, г. Для полос § и г выделены две популяции, отмеченные, соответственно, индексами 1 и 2
Фильтр P q
gl -2.15 0.12
g2 0.08 0.02
i -2.34 0.15
Г -2.20 0.14
Zi -2.01 0.14
Z2 0.43 0.003
тов, характеризуемые различными регрессионными зависимостями (Рис. 5).
Отметим радиогалактики, которые не вписываются в общую зависимость на приведенных хабб-ловских диаграммах: 2MASX J15542080+2712295 (,г=1.439),
TXS 0828+193 (z=2.572),
SDSS J162626.28+371441.6 (z=2.656),
SDSS J110245.80+602830.6 (z=2.111),
SDSS J143631.27+431124.7 (z=4.261),
SDSS J082907.43+064546.0 (z=2.224),
SDSS J074324.07+233626.0 (z=2.480),
SWIRE J104528.29+591326.7 (z=2.310).
чении гигантских радиогалактик [27]. Однако, как видно из рисунков, отличие диаграмм для подвы-борок по данному параметру не существенно.
Для величин §, 1, г, г прослеживается линейная зависимость тад(г), которую мы провели с использованием средних значений в бинах размером Дг = 0.5. Регрессионная зависимость описывается законом г = р + дх, где г — красное смещение, р — постоянная, д — наклон прямой. В Таблице приведены параметры регрессионной зависимости для фильтров §, 1, г, г. Для фильтра и изменение красного смещения г со звездной величиной не наблюдается. Кроме того, в фильтрах § и г удается выделить две популяции объек-
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мы представили вторую часть каталога радиогалактик с красным смещением z > 0.3, содержащую полную информацию о звездных величинах объектов. При построении каталога использовались списки объектов из NED и CATS. Выборка включает в себя объекты SDSS и программы “Большое Трио”. Проведен первичный статистический анализ распределений отдельных звездных величин. Данный каталог является основой для дальнейшего изучения возрастов далеких радиогалактик. Для 11 фильтров мы построили хаббловские диаграммы, а для фильтров g, i, r, z обзора SDSS определили параметры линейной регрессии. Кроме того, в фильтрах g и z удается выделить две популяции объектов, характеризуемые различными регрессионными зависимостями.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица. Звездные величины
Название Другое название Зв. вел.
000013-095803 SDSS J000025.55-095753.0 u=21.18±0.77;g=21.09+0.17;r= 19.19±0.08;i= 18.59+0.07 z=18.14+0.20
000027-010232 SDSS J000027.88-010235.4 u=21.36+0.21 ;g=20.92+0.08;r= 19.20;i= 18.48+0.02 z=18.12+0.04
000122-001142 *FBQS J0001 —0011
000154+020449 PKS 2359+017
000213-002954 SDSS J000213.78-002952.1 u=24.64+4.78;g=22.02+0.22;r=20.07+0.09;i= 19.28+0.05 z=19.33+0.19
000327-154706 *PKS 0000-160
000347-232943 PKS 0001-237 bj=20.13+0.17
000451-092432 SDSS J000451.85-092430.9 u=23.29+7.65;g=21.14+0.51 ;r=18.84+0.07;i= 18.24+0.08 z= 18.00+0.20
000611-014143 4C -02.01
000620+390022 4C+38.01
000626+153942 SDSS J000626.42+153943.2 u=21.53+0.71 ;g=20.35+0.10;r= 18.55+0.03;i= 17.83+0.03 z=17.42+0.07
000646+065107 *4C +06.01
000847-084721 SDSS J000854.88-084546.0 g=20.58+0.17;r=18.87+0.06;i=18.20±0.05;z=17.73±0.14
000905-205635 PKS 0006-212
000940-091614 SDSS J000940.26-091616.2 u=23.31+2.15;g=23.40+1.29;r=20.88±0.18;i=19.68±0.10 z=19.18+0.26
000947+352346 TOOT J0009+3523
001107+172945 *MRC 0008+172
001245+005340 SDSS J001249.08+005321.9 u=21.65+1.46;g=20.00+0.12;r=18.84±0.05;i=18.22±0.06 z=17.71+0.13
001310+005138 *3C 005
001313+345931 TOOT J0013+3459
001315+774930 NVSS J001311+774846
001426-020552 PKS 0011-023 B=23.53;K=17.53;R=22.37
001631+791657 3C 006.1 H= 17.70+0.24;K= 16.17+0.10
001718-095236 SDSS J001717.99-095252.5 u=22.28+2.00;g=20.91+0.19;r=18.88+0.05;i=18.15+0.05 z=17.78+0.16
Таблица. (Продолжение)
Название Другое название Зв. вел.
001736+145101 SDSS J001736.90+145101.9 u= 18.84+0.02;g= 18.33±0.01 ;r= 17.82+0.01 ;i= 17.47+0.01 z= 17.16+0.02
001758-223801 PMN J0017-2238
001805+161255 ISS 029 i=19.57;z=19.10;B=23.28;V=21.67;R=20.35
001841+160204 NVSS J001841 + 160204 i=19.10;z= 18.59;B=22.76;V=21.18;R= 19.86
001851-124238 ЗС 008
001855+094004 PMN J0018+0940
001856+350819 TOOT J0018+3510
001958+143644 *SDSS J001958.74+143636.8 u=20.41+3.42;g= 19.53+0.12;r= 17.82+0.10;i= 17.18+0.10 z=17.04+0.16
002034-705527 IRAS 00182-7112
002124+731239 *87GB 001835.0+725604
002129+011631 SDSS J002137.48+011603.4 u=20.08+0.56;g=21.07+0.12;r=19.52+0.06;i= 18.52+0.04 z=18.50+0.13
002142-090044 SDSS J002142.25-090044.6 u=20.22+0.12;g=19.74+0.03;r=19.25+0.03;i= 18.65+0.03 z= 18.43+0.08
002219-360730 NVSS J002219-360728 Кз >14.20
002225+001456 4C +00.02 R=18.10+0.20
002241+441905 *B3 0020+440
002309-250232 PKS 0020-25
002402-325254 NVSS J002402-325253 Ks=19.07+0.23
002548-260217 PKS 0023-26 bj=20.35+0.17
002607-392028 LCRS B002339.4-393707 bj= 19.42+0.12;rG=17.52+0.17
002609+383132 *B3 0023+382
002614-200455 PKS 0023-20
002627-323652 NVSS J002627-323653 Кз >14.20
002649+141236 SDSS J002649.21 + 141237.8 u=22.58±3.77;g=21.11 +0.28;r= 19.41 +0.09;i= 18.65+0.08 z= 18.57+0.27
002651+355614 *87GB[BWE91] 0024+3539
002722-104800 SDSS J002722.71-104759.2 u=20.85±0.68;g= 19.72+0.09;r= 17.84+0.03;i= 17.20+0.02 z=16.81+0.06;bj=20.19+0.17
002750-100525 SDSS J002750.60-100524.4 u=20.57+0.70;g=20.44+0.14;r=18.49±0.10;i=17.85±0.09 z=17.57+0.12
002844-095424 SDSS J002845.07-095426.8 u=20.97± 1.01 ;g= 19.73+0.12;r= 17.99+0.05;i= 17.43+0.05
Таблица. (Продолжение)
Название Другое название Зв. вел.
z=17.18+0.15;bj=20.29+0.17
002913+345654 В2 0026+34
003048+411051 4С +40.02
003051+452147 *4С +45.02
003221-240505 PKS 0029-243
003314-003203 SDSS J003327.37-003245.9 g=20.60±0.16;r= 18.71 ±0.07;i=17.96±0.06;z= 17.75+0.12
003324-214158 PMN J0033-2142
003414+392416 *3C013 V=(22.50);H=17.00+0.12;I=22.14; J=17.83+0.17;K= 16.36+0.10 R=21.24
003428+403552 *ВЗ 0031+403
003443+154836 SDSS J003453.76+155017.4 u= 19.86+0.34;g=20.51+0.24;r= 18.96+0.06;i= 18.12+0.07 z=17.49+0.13
003453+413130 ВЗ 0032+412
003539-181648 6dF J0035396-181652
003542-101426 SDSS J003542.43—101418.8 u=20.52+0.47;g=20.81+0.23;r=18.85+0.05;i= 18.08+0.05 z=17.64+0.14
003647+010309 SDSS J003659.64+010316.0 u=21.71 +0.87;g=20.26+0.08;r= 18.36+0.03;i= 17.74+0.02 z=17.56+0.05
003653+444320 4С +44.02
003726-335315 J2172.17C: с
003744+131958 ЗС 016 H=16.86+0.12;K= 15.91+0.07
003825-225306 *PMN J0038-2253
003830-212004 PKS 0035-216 H=15.39+0.04;J=16.29+0.04;K= 14.55+0.04
003936+204911 MG3 J003938+2049
БЛАГОДАРНОСТИ
При исследовании использовалась база данных внегалактических объектов NED (NASA/IPAC Extragalactic Database). Авторы также использовали базу данных радиоастрономических каталогов CATS [28, 29] и систему обработки радиоастрономических данных FADPS4 [30, 31]. Работа была поддержана грантом “Ведущие научные школы России” (школа С. М. Хайкина). О.В.В. благодарит за частичную поддержку РФФИ (проект № 07-02-01417-а).
4http://sed.sao.ru/~vo/fadps_e.html
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. G. Hinshaw, J. L. Weiland, R. S. Hill, etal.,
Astrophys. J. Supp., submitted (2008),
arXiv:0803.0732.
2. D. P. Schneider, P. B. Hall, G. T. Richards, et al.,
Astronom. J. 134, 102 (2007).
3. E. Komatsu, J. Dunkley, M. R. Nolta, etal.,
Astrophys. J. Supp., submitted (2008),
arXiv:0803.0547.
4. Н. С. Соболева, Диссертация на соиск. уч. степ. докт. физ.-мат. наук (Санкт-Петербург, 1992).
5. O. V Verkhodanov, A. I. Kopylov, Yu. N. Parijskij, et al., Bull. Spec. Astrophys. Obs. 48, 41 (Ш99), astro-ph/9910559.
6. O. V. Verkhodanov, Yu. N. Parijskij, N. S. Soboleva, etal., Bull. Spec. Astrophys. Obs. 52, 5 (2001), astro-ph/0203522.
7. O. V. Verkhodanov, A. I. Kopylov, O. P. Zhelenkova, etal., Atsron. Astrophys. Trans. 19, 663 (2000), astro-ph/9912359.
8. C. J. Willot, S. Rawlings, M. J. Jarvis, and K. M. Blundell, Monthly Notices Roy. Astronom.
Soc. 339, 173(2003).
9. O. V Verkhodanov, A. I. Kopylov, Yu. N. Parijskij,
etal., Astronomy Lett. 31, 221 (2005),
arXiv:0705.3046.
10. M. J. Disney, J. D. Romano, D. A. Garcia-Appadoo, et al., Nature 455, 1082 (2008), arXiv:0811.1554.
11. M. L. Khabibullina and O. V Verkhodanov, Astrophys. Bull. 64, 123(2009).
12. R. D. Dagkesamanskii, Nature, 226,432(1970)
13. G. Blumenthal and G. Miley, Astronom. and Astrophys. 80,13(1979)
14. Yu. N. Parijskij, W. M. Goss, A. I. Kopylov, et al., Bull.
SAO 40,5(1996)
15. Yu. N. Parijskij, W. M. Goss, A. I. Kopylov, et al., Astron. Astrophys. Trans. 18, 437 (1999)
16. C. de Breuck, W. van Breugel, H. J. A. Rottgering, and G. Miley, Astronom. and Astrophys. Suppl.
Ser. 143,303(2000)
17. G. Miley and C. De Breuck, Astron. Astrophys. Rev.
15, 67 (2008)
18. C. De Breuck, W. van Breugel, S. A. Stanford, et al., Astronom. J. 123, 637 (2002)
19. A. I. Kopylov, W. M. Goss, Yu. N. Parijskij, et al., 3°. Astronom. Lett. 32, 433 (2006), arXiv:0705.2971
20. O. V. Verkhodanov, Yu. N. Parijskij, and
A. A. Starobinsky, Bull. SAO 58, 5 (2005), 31.
arXiv:0705.2776
21. O. V Verkhodanov and Yu. N. Parijskij, Bull. SAO 55, 66(2003)
22. O. V. Verkhodanov and Yu. N. Parijskij, in Particles and Cosmology, Proc. 14th Internat. School, Ed. by S. V. Demidov, V. A. Matveev, and V. A. Rubakov, p. 109(2008)
23. O. V Verkhodanov and Yu. N. Parijskij, Radio galaxies and Cosmology, (Fiz. Mat. Lit., Moscow, 2009) [in Russian] (in press).
24. D. P. Schneider, P. B. Hall, G. T. Richards, et al.,
Astronom. J. 134, 102(2007)
25. J. J. Condon, W. D. Cotton, E. W. Greisen, et al., Astronom. J. 115, 1693(1998).
26. R. L. White, R. H. Becker, D. J. Helfand, and
M. D. Gregg, Astrophys. J 475, 479 (1997).
27. O. V. Verkhodanov, M. L. Khabibullina, M. Singh,
et al., in Practical Cosmology, Proc. Internat. Conf. “Problems of Practical Cosmology”, Ed. by Yu. Baryshev, I. N. Taganov, and P. Teerikorpi, Russian Geograph. Soc., St. Petersburg, VII, 247 (2008)
28. O. V. Verkhodanov, S. A. Trushkin, H. Andernach,
and V. N. Chernenkov, in Astronomical Data
Analysis Software and Systems VI, Ed. by G. Hunt and H. E. Payne, ASP Conf. Ser., 125, 322 (1997), astro-ph/9610262.
O. V. Verkhodanov, S. A. Trushkin, H. Andernach, and V. N. Chernenkov, Bull. SAO 58, 118 (2005), arXiv:0705.2959
O. V. Verkhodanov, in Astronomical Data Analysis Software and Systems VI, Ed. by G. Hunt and H. E. Payne, ASP Conf. Ser., 125,46(1997).
O. V. Verkhodanov, B. L. Erukhimov, M. L. Monosov, etal., Bull. SAO 36, 132(1993).
CATALOG OF RADIO GALAXIES WITH z > 0 3. II: PHOTOMETRIC DATA
M.L. Khabibullina, O.V. Verkhodanov
We describe the procedure of the construction of a sample of distant (z > 0.3) radio galaxies using the NED, SDSS, and CATS databases. We believe the sample to be free of objects with quasar properties. This paper is the second part of the description of the radio galaxies catalog we plan to use for cosmological tests. We report the photometric parameters for the objects of the list, and perform its preliminary statistical analysis including the construction of the Hubble diagrams.
Key words: radiosources
