CC BY
1ЛОПСАЙДАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ: НАБЛЮДЕНИЯ И ТЕОРИЯ ИХ
ПРОИСХОЖДЕНИЯ К.Т. Миртаджиева
Астрономический институт АН РУз, Ташкент, Узбекистан. Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан https://doi.org/10.5281/zenodo.10659493
Аннотация. На основе данных наблюдений лопсайдальных галактик нами составлен сводный каталог из 561 объекта и проведен статистический анализ. Результаты статистического анализа показывают, в частности, что явление лопсайдности наблюдается преимущественно в спиральных галактиках, после спиральных галактик по частоте лопсайдности идут иррегулярные галактики, затем линзовидные и только потом эллиптические. Исходя из этого, для определения зависимости данного эффекта от геометрии системы в данной работе нами также был проведен сравнительный анализ сферической и дисковой нестационарных моделей относительно гравитационных неустойчивостей лопсайдальных мод возмущений. Найдены механизмы и критерии формирования лопсайдальной структуры на фоне нелинейно нестационарных моделей.
Ключевые слова: Лопсайдальные галактики, нелинейно нестационарные модели, самогравитирующие системы, гравитационная неустойчивость, формирование лопсайдального ядра
Abstract. Based on observational data of lopsided galaxies, we compiled a summary catalog of 561 objects and performed a statistical analysis. The results of the statistical analysis show, in particular, that the phenomenon of lopsidedness is observed predominantly in spiral galaxies, after spiral galaxies by the frequency of lopsidedness come irregular galaxies, then lenticular and only then elliptical. Based on this, to determine the dependence of this effect on the geometry of the system, in this work we also carried out a comparative analysis of spherical and disk non-stationary models with respect to gravitational instabilities of lopsided modes of perturbations. The mechanisms and criteria for the formation of a lopsided structure against the background of nonlinear non-stationary models are found.
Keywords: Lopsided galaxies, nonlinear non-stationary models, self-gravitating systems, gravitational instability, formation of a lopsided core.
Annotatsiya. Lopsaidal galaktikalarning kuzatuv ma'lumotlariga asoslanib, biz 561 ta ob'ektdan iborat umumiy katalogni tuzdik va statistik tahlil olib bordik. Statistik tahlil natijalari, xususan, shuni ko'rsatadiki, lopsaidalik hodisasi asosan spiral galaktikalarda kuzatiladi, spiral galaktikalardan keyin lopsaidalik chastotasi bo'yicha notog'ri galaktikalar, keyin linzasimon va faqat keyin elliptik galaktikalar keladi. Shundan natijalardan kelib chiqib, ushbu effektning tizim geometriyasiga bog'liqligini aniqlash maqsadida biz ushbu ishda sferik va disk nostatsionar modellarining lopsaidal modalarining gravitatsion beqarorligiga nisbatan qiyosiy tahlilini ham o'tkazdik. Nochiziqli nostatsionar modellar fonida lopsaidal strukturaning shakllanish mexanizmlari va mezonlari aniqlandi.
Kalit so'zlar: Lopsaidal galaktikalar, nochiziqli nostatsionar modellar, o'zgravitatsion tizimlar, gravitatsion beqarorlik, lopsaidal yadro shaklanishi.
Анализ данных наблюдений лопсайдальных галактик. Современные наблюдения показывают, что минимум у 30% спиральных галактик обнаружено явление
«лопсайдности», т.е. смещенности ядра (см. напр., [1-3] и ссылки в них), при котором имеется явная асимметрия в распределении массы и яркости относительно ядра. До последнего времени считалось, что из-за особенностей распределения массы в эллиптических галактиках, лопсайдность в них невозможна и данный эффект в основном характерен для дисковых галактик. Для решения данного вопроса нами были собраны надежные наблюдательные материалы по галактикам с лопсайдальной структурой. Нами составлен рабочий сводный каталог галактик с лопсайдностью, дополнив его лучевыми скоростями, красными смещениями, абсолютными звездными величинами, значениями тип-кода, расстоянием и др. из разных баз данных. Так были собраны сведения о 561 объектах [4] с надежно установленной лопсайдностью. Здесь нами выполнен необходимый статистический анализ. В частности, построена гистограмма распределения лопсайдных спиральных галактик по закрученности рукавов (рис. 1). Данная гистограмма показывает, что лопсайдность наблюдается практически во всех типах спиральных галактик по степени их закрученности, что подтверждает выводы многих исследователей об общности этой структуры в спиральных галактиках [5,6]. Вместе с тем видно, что с увеличением степени раскрученности рукавов вероятность наблюдения лопсайдности резко уменьшается. А именно, на галактики со степенью закрученности «а-с» приходится 75% всех лопсайдностей. Причем они примерно одинаково распределены среди типов «a», «Ьс», «с».
Рис. 1. Гистограмма распределения лопсайдных спиральных галактик по закрученности рукавов.
Из данных каталога [4] можно заключить, что явление лопсайдности наблюдается преимущественно в спиральных галактиках (рис. 2). Что опять подтверждает идею об общей связи дисковых галактик и их лопсайдности. В данном каталоге наиболее часто встречаются нормальные спиральные галактики, на втором месте чисто бароподобные, далее промежуточный тип и только после спиральных галактик по частоте лопсайдности идут иррегулярные галактики, затем линзовидные и только в конце эллиптические.
250
40.8%
N
200 -
150
100
50
0
E
SO
SA
SAB
SB
Ir
Morphological types of galaxies
Рис.2. Гистограмма распределения лопсайдности по морфологическим типам галактик.
Как видно, с помощью анализа современных наблюдательных данных лопсайдность обнаружена даже в некоторых эллиптических галактиках. Исходя из этих последних результатов, авторы работ [7] сделали вывод, что в этих эллиптических галактиках могло происходить слияние либо вековое влияние темного гало. Ниже мы указываем еще на одну возможность, связанную с гравитационной неустойчивостью моды возмущения на фоне неравновесной сферической модели, полагая, что данная неустойчивость может возникать на ранней, нестационарной стадии радиально пульсирующейся самогравитирующей системы.
Сравнение лопсайдальных неустойчивостей дисковой и сферической нелинейно нестационарных моделей. Здесь нами проведен сравнительный анализ сферической [8,9] и дисковой [10] нестационарных моделей относительно гравитационной неустойчивости лопсайдальных мод возмущений для выяснения зависимости данного эффекта от геометрии галактики. С этой целью нами получены нестационарные аналоги дисперсионных уравнений для лопсайдалных мод возмущений на фоне этих нелинейно пульсирующих моделей. На основе результатов численных расчетов полученных уравнений выполнен сравнительный анализ инкрементов гравитационной неустойчивости лопсайдальной мод возмущений на фоне сферической и дисковой моделей. С этой целью нами были построены графики зависимостей инкрементов неустойчивости от начального вириального отношения моделей при различных значениях параметра вращения системы (рис. 3). Здесь заметим, что лопсайдальная мода является неустойчивой преимущественно на фоне дисковой неравновесной модели по сравнению с такой неустойчивости в сферической. Эти графики также показывают, что при увеличении значений параметра вращения системы на фоне неравновесной сферической модели темп проявления неустойчивости возрастает очень медленно, чем в модели нестационарного диска. С увеличением значения параметра вращения О интервал значений начального вириального отношения (2Т/|и|)о для формирования лопсайдалной стркутуры в нестационарной дисковой модели стремится охватить весь диапазон возможных его значений. А лопсайдальная неустойчивость сферической модели слабо зависит от степени вращения.
Анализ полученных результатов показывает, что как сферическая, так и дисковая невращающиеся неравновесные модели обладают чередующимися областями неустойчивостей с периодическим и апериодическим характерами в зависимости от значений (2Т/|и|)о. Однако для вращающихся нелинейно нестационарных моделей характерна только колебательная неустойчивость.
«■ВДЮ (2ТУ| и | >о
Рис. 3. Сравнение инкрементов неустойчивостей лопсайдалной моды (3;1) на фоне нелинейно нестационарных дисковой [10] и сферической [9] моделей для различных значений параметра вращения О.
Таким образом, установлено, что на фоне нестационарной дисковой модели вероятность формирования лопсайдалной структуры всегда больше, чем на фоне сферической неравновесной модели, независимо от значений (2Т/|и|)о и й. Как видно, полученные нами результаты достаточно хорошо объясняют данные наблюдений.
Заключение. С целью изучения физических свойств лопсайдальных галактик проведен статистический анализ построенного нами каталога из 561 таких объекта. На основе результатов статистического анализа доказано, что лопсайдность наблюдается практически во всех типах спиральных галактик в разной степени в зависимости от величины закрученности спиральных рукавов, что подтверждает выводы многих исследователей об общности этой структуры в спиральных галактиках. С помощью гистограммы распределения лопсайдности по морфологическим типам галактик показано, что явление лопсайдности наблюдается преимущественно в спиральных галактиках, после спиральных галактик по частоте лопсайдности идут иррегулярные галактики, затем
линзовидные и только потом эллиптические. Здесь весьма интересно то, что лопсайдность обнаружена даже в некоторых эллиптических галактиках, так как до последнего времени считалось, что из-за особенностей распределения массы в них лопсайдность там не возможна. На основе полученных результатов сравнительного анализа дисковой и сферической нелинейно нестационарных моделей относительно гравитационных неустойчивостей лопсайдалных мод возмущений установлено, что с увеличением значений Q на фоне неравновесной сферической модели темп проявления неустойчивости лопсайдалных мод возмущений возрастает очень медленно чем в модели нестационарного диска. Также найдено, что на фоне нестационарной дисковой модели вероятность формирования лопсайдалной структуры всегда больше, чем на фоне сферической неравновесной модели, независимо от значений (2T/|U|)o и Q. Таким образом, полученные нами результаты достаточно хорошо объясняют данные наблюдений.
REFERENCES
1. Espada D., Verdes-Montenegro L., et al. // Astronomy & Astrophysics, 2011. -vol. 532, id.A117, 14 pp.
2. J
3. S
4. Muminov А.А., Mirtadjieva К.Т., Nuritdinov S.N. // Ulugh-Beg lectures - 3: Proceedings of aepublican conference «Heritage of Mirzo Ulugh-Beg and modernity», Tashkent, 2014.-Tashkent, 2014. - vol. 3, - pp. 51-79.
5. Bournaud F., Combes F., et al. // Astronomy and Astrophysics, 2005. - vol. 438, - pp. 507-520
6. Angiras R.A., Jog C.J., et al. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2006. -«vol. 369, - pp. 1849-1857
7. Bournaud F., Jog C.J. & Combes F. // Astronomy and Astrophysics, 2005, -vol. 437, -pp. 69-8dR5
8. Нуритдинов С.Н. // Астрономический журнал, 1991, 68, 763
9. Нуритдинов С.Н. Нелинейные модели и физика неустойчивости неравновесных бесстолкновительных самогравитирующих систем // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, - Санкт-Петербург, 1993
10. С.Н.Нуритдинов // Астрономический Циркуляр, 1553, 9, 1992 S
cM
ah
yo
eb
hn
am
ta
ek
,e
r
sA p
aR
.r
nH .a
M
