Научная статья на тему 'Цвета родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом'

Цвета родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
345
44
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Астрофизический бюллетень
WOS
Scopus
ВАК
Область наук
Ключевые слова
галактики: фотометрия—галактики: звёздный состав—сверхновые / galaxies: photometry—galaxies: stellar content—supernovae

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Г. Д. Полякова

С использованием данных разных каталогов были определены показатели цвета родительских галактик типов E, L и S0/a сверхновых с гравитационным коллапсом. Они сравнивались с цветами галактик тех же морфологических типов, но в которых вспышки таких сверхновых не наблюдались. Показано, что в области голубой последовательности диаграммы «цвет–величина» сравниваемые выборки галактик с вероятностью P = 95% различаются по относительным частотам показателей цвета (U − B)0 Tc и (U − B)0 T в интервалах от −0.m 1 до −0.m 01 и от 0.m 1 до 0.m 19. Различие относительных частот с вероятностью P = 99% было получено также для цветов (B − V )0 Tc и (B − V )0 T интервала 0.m 5–0.m 59. Вычисленные средние цвета этих интервалов для галактик обеих выборок позволяют предположить наличие в них значительной доли молодого населения. Применение критерия Колмогорова–Смирнова показало, что цвета родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом и галактик ранних типов без вспышек таких сверхновых с вероятностью 95% являются в среднем одинаковыми, и галактики не различаются по составу звездного населения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Color Indices of Core-Collapse Supernova Host Galaxies

Using data from different catalogues, we determined color indices of early type (E, L, and S0/a) corecollapse supernova host galaxies. These color indices were compared with the colors of the galaxies of the same morphological types but in which explosions of such supernovae have not been observed. It is shown that in the blue sequence of the color–magnitude diagram, the compared samples of galaxies differ with probability P = 95% in the relative frequencies of the (U − B)0 Tc and (U − B)0 T color indices in the intervals from −0.m 1 to −0.m 01 and 0.m 1 to 0.m 19. A difference in the relative frequencies with probability P = 99% was also obtained for the (B − V )0 Tc and (B − V )0 T colors in the interval 0.m 5–0.m 59. The calculated average colors of these intervals for the galaxies of both samples allow us to assume a significant proportion of the young population in them. The Kolmogorov–Smirnov test showed that the colors of the core-collapse supernova host galaxies and the early-type galaxies without explosions of such supernovae are similar on average with probability P = 95%, and the galaxies do not differ in stellar population content.

Текст научной работы на тему «Цвета родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом»

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2015, том 70, № 2, с. 153-163

УДК524.74:520.82; 524.35

ЦВЕТА РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК СВЕРХНОВЫХ С ГРАВИТАЦИОННЫМ КОЛЛАПСОМ

© 2015 Г. Д. Полякова*

Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, 196140 Россия Поступила в редакцию 8 сентября 2014 года; принята в печать 18 декабря 2014 года

С использованием данных разных каталогов были определены показатели цвета родительских галактик типов E, L и S0/a сверхновых с гравитационным коллапсом. Они сравнивались с цветами галактик тех же морфологических типов, но в которых вспышки таких сверхновых не наблюдались. Показано, что в области голубой последовательности диаграммы «цвет—величина» сравниваемые выборки галактик с вероятностью P = 95% различаются по относительным частотам показателей цвета (U — B)Tc и (U — B)T в интервалах от —0К1 до —0К01 и от 0К 1 до 0К 19. Различие относительных частот с вероятностью P = 99% было получено также для цветов (B — V)Tc и (B — V)Т интервала 0К5—0К59. Вычисленные средние цвета этих интервалов для галактик обеих выборок позволяют предположить наличие в них значительной доли молодого населения. Применение критерия Колмогорова—Смирнова показало, что цвета родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом и галактик ранних типов без вспышек таких сверхновых с вероятностью 95% являются в среднем одинаковыми, и галактики не различаются по составу звездного населения.

Ключевые слова: галактики: фотометрия — галактики: звёздный состав — сверхновые

1. ВВЕДЕНИЕ

Сверхновые (SNe) типов Ibc и II и предсверхновые, которых имеют массу M > 8M©, обычно наблюдаются в спиральных и неправильных галактиках и редко — в галактиках ранних типов. Согласно [1—3], в однородной выборке из 604 SNe, открытых при выполнении программ LOSS и LOTOSS, только семь сверхновых этих типов наблюдались в эллиптических и линзовидных галактиках. Морфологические типы родительских галактик этих семи объектов в системе DDO определялись в [1—3] по снимкам низкого разрешения с автоматического телескопа KAIT (D = 0.76 м) и по негативам, полученным при проведении обзоров POSS I и POSS II. Поэтому авторы считали классификацию галактик неопределенной во всех семи случаях. Они также считали важным получение изображений родительских галактик сверхновых SN 2004V и SN 2004X большими телескопами или HST для уточнения их классификации и исследования подтипов населений молодых массивных звезд в этих галактиках очень ранних типов: E0 и E3. Другой метод проверки их заключений может состоять в измерении интегральных цветов всех галактик ранних типов из выборки [1—3] и определении возможного отличия родительских галактик

E-mail: gapola@yandex.ru

SNe Ibc и II от всех других, в которых вспышки таких сверхновых не наблюдались.

Позднее Хакобьяном и др. [4] из каталога ASC [5] были отобраны еще шестнадцать сверхновых типов Ibc и II, открытых в галактиках E и S0 [6]. После проверки классификации двадцати двух родительских галактик ранних типов сверхновых с гравитационным коллапсом (CCSNe) авторы переопределили морфологические типы девятнадцати из них. Прежняя классификация была сохранена только у трех галактик, две из которых — NGC4579 и NGC2768 — оказались эллиптической и линзовидной галактиками с активными ядрами типа LINER. Третья галактика — эллиптическая галактика NGC 2274, взаимодействующая с NGC 2275 и образующая с ней изолированную пару [7]. Авторы подтвердили открытие ограниченного числа сверхновых Ibc и II типов в E и S0 галактиках, в которых наблюдались следы недавнего звездообразования, вызванного процессами слияния или гравитационного взаимодействия.

Другой важной физической характеристикой галактик является цвет, определяемый доминирующей частью их звездного населения [8]. Поэтому для большого числа галактик существует корреляция между их морфологическими типами и показателями цвета (B — V)о и (U — B)0, которые

153

154

ПОЛЯКОВА

Таблица 1. Сравнение показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc

SNe RC3 Other sources

Hosts m. t. Вт (B-V)T (U-B)T (B - V)Tc (В -B)Tc References

1986M lb NGC 7499 LAS0 13.94 1.11 0.43 1.03 ±0.07 0.57 ±0.12 [15]

1990I lb NGC 4650A S..0P 13.90

1997X Ic NGC 4691 RSBS0P 11.66 0.58 -0.07 0.54 ±0.06 -0.06 ±0.06 [15, 16]

2000ds lb NGC 2768 E6 10.84 0.97 0.46 1.01 ±0.07 0.50 ±0.09 [15, 16]

2002jj Ic IC 340 DL..0 14.36* 0.83 ±0.06 0.19 ±0.09 [15]

2003ih Ibc UGC2836 L 13.40 1.04 ±0.07 0.33± 0.13 [15]

2004gv lb NGC 856 PSAT0 14.13 0.89 ±0.07 0.47 ±0.14 [15]

2005E Ibc NGC 1032 S..0 12.64 1.00 0.47 1.01 ±0.08 0.49 ±0.14 [15]

2005cz lb NGC 4589 E2 11.69 0.96 0.90 ±0.03 0.55 ±0.02 [17]

2006lc Ic: NGC 7364 S..0P 13.56 0.98 ±0.08 0.36± 0.13 [15]

2007aw Ic NGC 3072 S..0? 13.73

2007ke lb NGC 1129 E 13.50 1.02 ±0.07 0.55 ±0.10 [17]

2007kj Ibc NGC 7803 S..0 14.60 0.90 ±0.07 0.21 ±0.13 [15]

2009dt Ic IC 5169 PLXR 13.74

2009gf Ic NGC 5525 L 13.80 0.96 0.51 0.99 ±0.06 0.49 ±0.11 [15]

2010ig lb UGC 1306 RLX0 14.56 1.00 ±0.07 0.56±0.12 [15]

2012cw Ic NGC 3166 SXT0 11.32 0.93 0.40 0.93 ±0.04 0.38 ±0.02 [17]

2012hn Ic NGC 2272 LXS 12.74 0.97 ±0.02 0.46± 0.01 [17]

1989R Iln UGC 2912 S..0 16.18*

1999eg II IC 1861 LA.O 14.33

1999ew II NGC 3677 PSAR0 13.30 0.88 ±0.07 0.21 ±0.13 [15]

2000fm II: NGC 1612 SBR0 14.85*

2001I Iln UGC 2836 L 13.40 1.04 ±0.07 0.33± 0.13 [15]

2001hh II MCG—2-57-22 PLB0? 14.49*

2002aq II MCG—1-7-35 LBR+P 15.71* 0.91 ±0.06 0.42 ±0.11 [15]

2003hr II NGC 2551 SAS0 13.10 0.93 0.15 ±0.06 [16]

2004gh II ESO 500-34 RSBS0 14.44*

2005H II NGC 838 LAT0P 13.57 0.62 -0.08 0.75 ±0.06 -0.11 ±0.06 [15]

2005md II: NGC 2274 E 13.10

2006du II IC 1529 PLAR0P 14.49*

2006ee Iln NGC 774 L 13.97 1.02 ±0.07 0.48 ±0.11 [15, 16]

2006gy Iln NGC 1260 S..0 14.32 1.03 ±0.08 0.54 ±0.15 [15]

2008et II ESO 283-4 SAR0 14.69

2009C lib UGC 12433 SB.O 15.69*

2009ah lib ESO 171-4 LXR0? 13.58

2009ju IIP UGC 3285 E? 15.43*

2010ck II MCG+6-31-61 L? 15.12 0.94 ±0.06 0.39 ±0.11 [15]

2010jr lib ESO 362-18 SBS0P 13.81

2011hs lib IC 5267 SAS0 11.43 0.89 0.37 0.89 ±0.03 0.35 ±0.02 [17]

2012D IIP PGC 44486 L 15.58 0.57 ±0.05 -0.08 ±0.08 [15]

2012Y Iln PGC 16138 LBT0 14.4*

2012cl Up ESO 263-23 SA.O 13.84

2012hs II ESO 213-2 LAR 14.5*

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

ЦВЕТА РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК СВЕРХНОВЫХ

155

могут характеризовать текущий темп звездообразования [9—11].

К концу 2012 года было открыто более сорока SNe Ibc и II типов в галактиках E, L и S0/a. Не для всех из них были известны цвета. Их определение является целью данной работы. Знание цветов позволит изучить возможное различие между родительскими галактиками ранних типов, в которых наблюдались CCSNe, и галактиками ранних типов, в которых не наблюдались вспышки таких сверхновых. Новые каталоги, появившиеся благодаря проведению многочисленных обзоров неба и содержащие большие массивы результатов однородных высокоточных фотометрических наблюдений звезд и галактик, позволяют это сделать.

Статья имеет следующую структуру. После введения (раздел 1) описана база данных (раздел 2), включающая выборки родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом и галактик ранних типов с известными показателями цвета без вспышек таких сверхновых. Данные о цветах и полных звездных величинах галактик этих выборок использовались при построении диаграмм «цвет—величина» и двухцветной. Полученные результаты анализа относительных частот распределений показателей цвета в сравниваемых выборках и сформулированные выводы приведены в разделах 3 и 4.

2. БАЗА ДАННЫХ

По данным каталога RC3 [6] была составлена выборка из 849 эллиптических, линзовидных и S0/a галактик с известными показателями цвета (B — V)т, (U — B)т и числовыми индексами типов T от —6 до 0. В эту выборку включены галактики, в которых не наблюдались вспышки сверхновых Ibc и II типов (далее выборка ETG). Галактики типа S0/a включены в нее, поскольку они являются промежуточными между линзами S0 и спиралями Sa. В них наблюдаются слабо развитые спиральные рукава, большое отношение размеров балджа к диску и нет очевидных признаков наличия пыли [12]. Данные о цветах и полных звездных величинах галактик этой выборки использовались при построении диаграмм «цвет—величина» B0—(U — B)Т и двухцветной (U — B)T—(В — V)T.

Из списков сверхновых Ibc и II типов, описанных нами в [13], мы отобрали соответственно 18 и 25 SNe обоих типов, открытых к концу 2012 г. в галактиках ранних типов (по классификации RC3). Они были открыты в 42 родительских галактиках. SN2001I (тип IIn) и SN2003ih (тип Ib/c) вспыхнули в одной галактике — UGC2836. Для проверки аналогичные выборки таких ССSNe были составлены нами по данным каталогов ГАИШ и

Рис. 1. Диаграмма «цвет—величина» галактик ранних морфологических типов. Положения родительских галактик показаны крестиками. Наклонная линия разделяет красную и голубую последовательности галактик.

ASC [5, 14]. Проведенное сравнение полученных трех выборок не выявило существенного различия между ними.

Данные о цветах родительских галактик (помимо RC3) мы получили из следующих источников: каталога SDSS [15], атласа GALEX [16] и работы [17].

Собранные по этим источникам показатели цвета редуцировались в систему каталога RC3. Уравнения линейной регрессии, необходимые для этой процедуры, предварительно вычислялись отдельно для указанных морфологических типов каждого каталога, сравниваемого с RC3. Полученные уравнения регрессии приведены в [18]. Редуцированные в систему каталога RC3 показатели цвета (B — V)Tc и (U — B)тс были определены для 24 родительских галактик.

Данные о сверхновых и их родительских галактиках приведены в таблице 1. В первой колонке указаны имя и спектральный тип SNe. В следующих пяти колонках последовательно указаны: имя родительской галактики, ее морфологический тип по каталогам [6] и [19] (последние помечены значком *), величины BT или mB, показатели цвета (B — V)т и (U — B)т. Показатели цвета (B — V)Tc и (U — B)Tc для 24 галактик и соответствующие ссылки приведены в последних трех колонках. Наибольшее число (19) показателей цвета родительских галактик нами было получено из [15] и значительно меньше (4 и 5) — из каталогов [16, 17].

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. Диаграмма «цвет—величина» галактик ранних типов

Диаграмма «цвет—звездная величина»

B0 — (U — B)T для галактик ранних типов приведена на рис. 1. На нем точками изображены 849

АСТРОФИЗИЧЕСКИМ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

156

ПОЛЯКОВА

Рис. 2. Гистограммы распределения показателей цвета (B — V)Tc и (U — B)Tc, величин BTc и морфологических типов T родительских галактик.

Рис. 3. То же, что на рис. 2 для галактик ранних типов, в которых не наблюдались вспышки сверхновых типов Ibc и II.

галактик, в которых не наблюдались вспышки сверхновых Ibc и II типов. Данные о них взяты из [6]. При построении диаграммы мы использовали полные (асимптотические) B0 величины, исправленные за покраснение, для исключения неопределенностей при определении расстояний до галактик. Крестиками на рис. 1 изображены родительские галактики рассматриваемых сверхновых. Их звездные величины и показатели цвета были исправлены за покраснение по методикам RC3. На рисунке галактики красной и голубой последовательностей [8] разделены линией, определяемой уравнением линейной регрессии:

B0 = (12.92 ± 0.03) - (0.35 ± 0.09) х (U—Б)Т. (1)

Оно вычислено по данным для 2230 галактик всех морфологических типов каталога RC3. На рис. 1 видно, что 19 родительских галактик попадают в область красной последовательности и пять — в область голубой последовательности. Это галактики NGC4691 (AGN), NGC838 (Mk 1022), PGC44486 (Mk57), UGC2836 (Mk1405) и NGC2551 (Arak162) морфологических типов L и S0/a. Отметим, что NGC2551 — галактика высокой поверхностной яркости [20]. В RC3 и других часто цитируемых каталогах она классифицирована как SAS0, однако в каталоге UGC [21] и базе данных SIMBAD она отнесена к спиралям Sa и S соответственно. NGC4691 и NGC838 являются галактиками поля, а PGC 44486, UGC 2836 и NGC2551 — членами групп галактик. Они

составляют около пятой части (0.22) родительских галактик с известными показателями цвета (24).

Так как показатели цвета родительских галактик (U — Б)ТС изменяются от —0m 1 до +0m6, то для дальнейшего анализа данных мы ограничились таким же диапазоном изменения показателей цвета (U — Б)Т и в выборке ETG. В результате исключения самых «голубых» и самых «красных» объектов ее объем сократился до 779 галактик. Из них 752 галактики попадают в область красной последовательности и лишь небольшая часть — 27 галактик (около 4% выборки ETG) — в область голубой. Из них 10 — объекты с активными ядрами (AGN, Sy1, Sy2, IG, SBG, EmG, Mk).

На рис. 2 и 3 показаны гистограммы распределения показателей цвета, звездных величин, исправленных за покраснение, и морфологических типов T галактик. На рис. 2 видно, что распределения показателей цвета и величин Б0 родительских галактик являются асимметричными. Поскольку объем выборки родительских галактик мал, то показатели асимметрии A и эксцесса E распределений этих величин не вычислялись.

Для галактик, в которых вспышки сверхновых не наблюдались, распределения показателей цвета так же асимметричны, а для величин Б0 распределение нормальное. Вычисленные значения показателей асимметрии и эксцессов для цветов получились A = —1.06 и E = 1.80; для (Б — V)Т и (U — Б)Т A = —1.26 и E = 1.86 соответственно. Для величин Б0 A = —0.24 и E = +0.35.

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

ЦВЕТА РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК СВЕРХНОВЫХ

157

Таблица 2. Сравнение показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc

Interval щ ni/Ni ф\ пк nk/N2 ф2 (ф1 - ф2)2 (A+V 2) (т + м2) F

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

1 О 1—1 *1 о о 1—1 9 0.011 0.210 3 0.125 0.723 0.263 23.283 6.127

0.0-0.09 15 0.019 0.277 0 0 0 0.077 1.786

О 1—1 1 О 1—1 СО 20 0.026 0.324 4 0.167 0.842 0.268 6.247

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0.2-0.29 74 0.095 0.627 2 0.083 0.584 0.002 0.043

0.3-0.39 153 0.196 0.917 6 0.250 1.047 0.017 0.393

0.4-0.49 297 0.381 1.330 6 0.250 1.047 0.080 1.865

0.5-0.59 211 0.271 1.095 3 0.125 0.723 0.138 3.222

3.2. Сравнение долей показателей цвета методом Фишера

Анализ показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc выборок ETG и родительских галактик мы начали с проверки их принадлежности одной генеральной совокупности. Проверка проводилась методом сравнения дисперсий средних цветов, которые получились равными {(U — B)T) = 0m412 ± 0m 124 и {(U — B)Tc) = 0m296 ± 0m 192. Поскольку объемы выборок существенно различаются (779 и 24), значимость различия дисперсий определялась по критерию Фишера. Вычисленная величина F = 0.192/0.124 = 1.55 получилась меньше табличного значения F05(23/778) = 2. Отсюда следует, что дисперсии средних показателей цвета выборок ETG и родительских галактик не различаются на 5% уровне значимости. Сами выборки цветов (U — B)Т и (U — B)Tc с вероятностью 95% могут принадлежать одной и той же генеральной совокупности. Далее мы провели сравнение долей (относительных частот) показателей цвета методом Фишера. Этот метод позволяет сравнивать относительные частоты (pi = Ui/Ni) и (p2 = nk/N2) в выборках разного объема, что обеспечивается их преобразованием в радианы по формуле ф = 2 arcsin Др. Сравнение полученных значений ф1 и ф2 проводилось посредством критерия Фишера (F) по формуле

р={ф1-ф2)2жтк- <2>

где ф1, ф2 — числа, полученные в результате преобразования долей в радианы, а Ni и N2 — объемы сравниваемых выборок. Полученные частоты ni (выборка ETG) и Uk(выборка родительских галактик) распределений цветов (U — B)Т и (U — B)Tc по интервалам (колонка 1) приведены в колонках 2

и 5 таблицы 2. Величины ni и Uk характеризуют частоту встречаемости показателей цвета в разных интервалах сравниваемых выборок галактик. Из таблицы 2 видно, что наибольшее число галактик имеют величины (U — B)T и (U — B)Tc от 0m3 до 0m5, и значительно меньшее — в других интервалах, что приводит к асимметрии в распределениях цветов. В таблице 2 вычисленные величины F (колонка 10) для интервалов от —0 m 1 до —0m01 и от 0 m 1 до 0 m 19 показателей цвета, относящихся в основном к голубой последовательности, получились равными 6.127 и 6.247. Они значительно больше табличного значения F05, равного 3.86, и несколько меньше F0i = 6.69 (уровни вероятности 95% и 99% соответственно) при числе степеней свободы v(1) = 1 и v(2) = 779 + 24 — 2 = 801. Отсюда следует, что доли показателей цвета этих интервалов родительских галактик (0.125 и 0.167) с вероятностью 95% выше долей показателей цвета галактик ранних типов (0.011 и 0.026) (колонки 6 и 3). Последнее означает, что в области голубой последовательности диаграммы «цвет—величина» сравниваемые выборки галактик с вероятностью P = 95% различаются по доле показателей цвета.

Для остальных интервалов цветов от 0m2 до 0m59 вычисленные величины F получились меньше табличного значения F05 = 3.86, поэтому можно считать, что для этих интервалов значимого и достоверного различия долей (U — B)T и (U — B)Tc в сравниваемых выборках галактик не выявлено. Это означает, что в области красной последовательности сравниваемые выборки не различаются по доле показателей цвета.

Поскольку объемы сравниваемых выборок существенно различаются (779 и 24), мы провели дополнительное сравнение долей показателей цвета в выборках равного объема тем же методом Фишера. Для этого из 779 значений (U — B)T были

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 №2

2015

158

ПОЛЯКОВА

Таблица 3. Сравнение показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc выборок равного объема

Interval Щ щ/Ni ф\ nk nk/N2 ф2 (ф1 - ф2)2 (А1А2) (т + м2) F

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

—0.1. .-0.01 0 0 0 3 0.125 0.723 0.523 12 6.270

0.0- -0.09 1 0.042 0.413 0 0 0 0.170 2.047

0.1- -0.19 1 0.042 0.413 4 0.167 0.842 0.184 2.208

0.2- -0.29 1 0.042 0.413 2 0.083 0.584 0.029 0.351

0.3- -0.39 1 0.042 0.413 6 0.250 1.047 0.402 4.823

0.4- -0.49 10 0.417 1.404 6 0.250 1.047 0.127 1.529

0.5- -0.59 10 0.417 1.404 3 0.125 0.723 0.464 5.565

составлены 20 выборок, каждая объемом 24 случайным образом выбранных цветов. Полученные результаты приведены в таблице 3 для одной из выборок.

Как видно из таблицы 2, для интервалов показателей цвета —0 m 1—0 m 19 частоты галактик ETG Hi невелики (9 и 20), поэтому в выборках, составленных случайным образом (таблица 3), они оказывались 0 или 1. Значимая величина F была получена для интервала показателей цвета 0m3—0m39. В этом интервале доля nk/N2 = 0.25 для родительских галактик получилась больше аналогичной доли Hi/N\ = 0.042 случайным образом выбранных галактик ETG. Действительно, вычисленное значение F = 4.82 получилось больше табличного значения F05 = 4.05 (уровень P = 95% при числе степеней свободы v(1) = 1 и v(2) = 46). Этот случай оказался единственным из 20. Он показывает, что при сравнении выборок равного объема доля родительских галактик получилась выше доли «случайных» галактик ETG и в области красной последовательности.

Другая значимая величина F была получена для интервала показателей цвета от 0m 5 до 0m59. В этом случае вычисленное значение F = 5.56 > 4.05 = F05 (уровень P = 95% при числе степеней свободы v(1) = 1 и v(2) = 46). Аналогичных случаев оказалось пять из двадцати. Кроме того, значимое различие долей показателей цвета было получено в трех случаях для интервала от 0m4 до 0m49. Действительно, для этих интервалов показателей цвета частоты галактик ETG являются наибольшими (297 и 211 соответственно, таблица 2), поэтому в выборках, составленных случайным образом, они также оказываются наибольшими и больше частот родительских галактик.

Таким образом, в девяти из двадцати сравниваемых выборок равного объема (24 и 24) получено

значимое и достоверное различие долей родительских галактик CCSNe и галактик ETG с показателями цвета (U — B)Т и (U — B)Tc от 0 m3 до 0m59 в области красной последовательности диаграммы цвет—величина.

В заключение можно сделать вывод о том, что различие долей показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc родительских галактик CCSNe и галактик ранних типов ETG в голубой последовательности проявляется при анализе выборок разного объема, и в красной — при анализе выборок равного объема. Численный эксперимент со случайными выборками по крайней мере не противоречит заключению о различии долей родительских галактик в голубой области.

3.3. Средние значения показателей цвета

Далее мы сравнили средние значения показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc , а также (B — V)Т и (B — V)0Tc в разных интервалах. Интервалы цветов (U — B)Т и (U — B)Tc и соответствующие частоты Hi и Hk приведены в таблице 4 (колонки 1, 2, 5); вычисленные средние значения ((U — B)Т) и ((U — B)Tc) — в колонках 3 и 6. Средние значения ((B — V)Т) и ((B — V)Tc) вычислялись для тех же галактик, что и ((U — B)T) и ((U — B)Tc), они приведены в колонках 4 и 7. Из таблицы 4 видно, что средние значения цветов ((B — V)0Tc) и ((U — B)Tc) родительских галактик NGC4691, NGC838 и PGC 44486 (интервал —0.1...—0.01) являются голубыми и равны соответственно 0 m56 ± 0 m01 и —0 m08 ± 0 m01. Эти галактики являются пекулярными; две из них классифицированы как линзовидные, а NGC4691 — как галактика S0/a со сложной морфологической структурой. Средние значения показателей цвета

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

ЦВЕТА РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК СВЕРХНОВЫХ

159

Таблица 4. Средние значения показателей цвета галактик ранних типов

Interval щ ((U-B)°T) to 1 + nk ((U-B)°Tc) ((в - V)°TC)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

1 О 1—1 *1 о о 1—1 9 -0.038 + 0.003 0.610 + 0.040 3 -0.08 + 0.01 0.56 + 0.01

0.0-0.09 15 0.050 + 0.010 0.690 + 0.030 0 - -

О 1—1 1 О 1—1 СО 20 0.156 + 0.007 0.740 + 0.020 4 0.13 + 0.02 0.83 + 0.03

0.2-0.29 74 0.251+0.004 0.771+0.010 2 0.245 0.875

0.3-0.39 153 0.344 + 0.002 0.841 +0.004 6 0.36 + 0.01 0.86 + 0.02

0.4-0.49 297 0.447 + 0.002 0.891 +0.003 6 0.43 + 0.01 0.92 + 0.02

0.5-0.59 211 0.536 + 0.002 0.927 + 0.004 3 0.52 + 0.01 0.90 + 0.02

{(U — B)T) и {(Б — V)Т) выборки ETG этого же интервала также являются голубыми и равны соответственно 0m61 ± 0m04 и —0m038 ± 0m003. Здесь шесть из девяти галактик являются пекулярными (Sy2, Sy, KUG, Mk, IG, rG). Необычной является эллиптическая раннего типа (E0) радиогалактика ESO 528-36, показатели цвета которой равны 0m32 ± 0m02 и —0m02 ± 0m06 соответственно. Вычисленные средние цвета позволяют предположить, что в галактиках обеих выборок этого интервала действительно присутствует значительная доля молодого населения.

Средние значения цветов родительских галактик NGC4589, NGC5525 и UGC 1306 морфологических типов E и L в интервале 0.5—0.59 (интервал 7) получились равными

{(U — B)Tc) = 0m52 ± 0m01,

{(B — V)0Tc) =0m90 ± 0m02

и являются красными. Также красным получилось среднее значение цветов (Б — V)Т 211 галактик типов E и L (выборка ETG, тот же интервал), равное 0m927 ± 0m004. Для тех же галактик средний показатель цвета {(U — Б)Т) = 0m536 ± 0m002. Полученные средние цвета позволяют предположить, что в галактиках обеих выборок этого интервала преобладает население II типа.

Полученные средние значения цветов для разных интервалов этих двух выборок сравнивались по критерию Колмогорова—Смирнова. Мы не получили значимого (уровень P = 95%) различия величин {(U — B)Tc) и {(U — Б)Т), а также {(Б — V)0Tc) и {(B — V)0Tc). Вычисленные значения Л2, равные 0.07 и 0.28 соответственно, получились меньше граничного значения Л2об = 1.84. Они показывают, что цвета родительских галактик

сверхновых с гравитационным коллапсом и галактик ранних типов в выборке ETG с вероятностью 95% являются в среднем одинаковыми, и галактики не различаются по составу звездного населения.

3.4. Двухцветная диаграмма галактик ранних типов

По данным выборок ETG и родительских галактик нами были построены двухцветные диаграммы (U — B)T-(Б — V)T и (U — B)Tc-(B — V)Tc (рис. 4). Уравнение линейной регрессии для галактик выборки ETG (сплошная линия на рисунке) имеет вид:

(U — B)T = (—0.520 ± 0.030)

+(1.072 ± 0.034) х (Б — V)T.

Рис. 4. Двухцветная диаграмма. Звездочки — родительские галактики, точки — галактики выборки ETG. Линии регрессии: сплошная линия — выборка ETG, штриховая — родительские галактики.

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 №2 2015

160

ПОЛЯКОВА

Таблица 5. Сравнение показателей цвета (B — V)Т и (B — V)Tc

Interval Щ щ/Ni ф\ пк nk/N2 ф2 (ф1 - ф2)2 (tv+vn (771 + 772) F

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

0.5-0.59 6 0.008 0.179 3 0.125 0.723 0.296 23.263 6.884

0.6-0.69 27 0.036 0.382 0 0 0 0.146 3.395

0.7-0.79 79 0.104 0.657 1 0.042 0.413 0.060 1.385

0.8-0.89 316 0.417 1.404 11 0.458 1.487 0.007 0.160

0.9-0.99 330 0.435 1.440 9 0.375 1.318 0.015 0.346

Корреляция между показателями цвета является достаточно тесной: коэффициент корреляции г = 0.74. Наблюдаемый разброс цветов (U — B)T обычно объясняется пекулярными особенностями ряда галактик и их окружением — принадлежностью к кратным системам (парам, группам и скоплениям галактик) [11]. В качестве примера можно привести семь галактик, которые расположены справа от облака точек на рис. 4. Шесть из них являются галактиками с активными ядрами: NGC3516 (Sy1), ESO 538-22 (Sy2), NGC1482 (SBG), IC450 (Sy1), UGC 3426 (Sy 2), NGC4767 (rG). Галактика NGC6020, согласно базе данных SIMBAD, является членом группы галактик. На этом рисунке хорошо видно деление галактик ETG по цвету (U — B)Т на голубую и красную последовательности.

Уравнение линейной регрессии для родительских галактик (штриховая линия на рисунке) имеет вид:

(U — B)Tc = (—0.820 ± 0.156)

+(1.328 ± 0.184) х (B — V)Tc.

Выборочный коэффициент корреляции получился равным 0.84, а 99%-ные доверительные границы генерального коэффициента корреляции соответствуют 0.54—0.95. На рис. 4 видно, что при тесной корреляции показателей цвета выделяется звездочка (NGC 2551) с координатами (B — V)0Tc = 0.93 и (U — B)Tc = 0.11. Напомним, что она — член группы галактик, и является галактикой высокой поверхностной яркости [20]. Она хорошо вписывается в конфигурацию семи пекулярных галактик ETG. Ее показатель цвета (NUV — B) приведен только в атласе близких галактик [16]. Поэтому дальнейшие наблюдения этой галактики являются очень желательными с целью уточнения ее показателя цвета (U — B), морфологического типа и пекулярных особенностей.

На рис. 4 видно, что показатели цвета (B — V)Tc родительских галактик изменяются от 0m55 до 0+ 99. Для анализа данных мы ограничились таким же диапазоном изменения величин (B — V)Т и в выборке ETG. В результате чего объем последней сократился до 758 галактик и уравнение линейной регрессии (на рис. 4 она не показана) несколько изменилось:

(U — B)Т = (—0.626 ± 0.033)

+(1.196 ± 0.033) х (B — V)Т.

Выборочный коэффициент корреляции Гг получился равным 0.76. Вычисленные 99%-ные доверительные границы генерального коэффициента корреляции получились равными 0.72—0.80. Поскольку вычисленные доверительные границы генерального коэффициента корреляции перекрываются, то различие между выборочными коэффициентами корреляции rk и гг незначимо.

Проверка принадлежности выборок (B — V)Tc и (B — V)Т одной и той же генеральной совокупности проводилась, как и ранее, методом сравнения дисперсий их средних показателей цвета. Они получились равными

((B — V)T) = 0m867 ± 0m078,

((B — V)Tc) = 0m840 ± 0m 121.

Вычисленная величина F = 1.55 получилась равной граничному значению 1.54 = F05(23/757) для уровня значимости 5% и чисел степеней свободы fi =23 и f2 = 757. Отсюда следует, что дисперсии средних цветов выборок ETG и родительских галактик не различаются на 5% уровне значимости, а сами выборки (B — V)T и (B — V)Tc принадлежат одной и той же генеральной совокупности.

В таблице 5 приводятся результаты сравнения долей показателей цвета (B — V)T и (B — V)Tc

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

ЦВЕТА РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК СВЕРХНОВЫХ

161

Таблица 6. Сравнение показателей цвета (B — V)Т и (B — V)Tc выборок равного объема

Interval Щ щ/Ni ф\ пк nk/N2 ф2 (ф1 - ф2)2 (Ai N2) (N, + N2) F

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

0.5-0.59 0 0 0 3 0.125 0.723 0.523 12 6.273

0.6-0.69 1 0.042 0.413 0 0 0 0.170 2.047

0.7-0.79 1 0.042 0.413 1 0.042 0.413 0 0

0.8-0.89 3 0.125 0.723 11 0.458 1.487 0.584 7.004

0.9-0.99 19 0.792 2.194 9 0.375 1.318 0.767 9.208

по методу Фишера. Для интервала 0m5—0m59 вычисленная величина F = 6.884 получилась больше табличного значения 6.68 = Foi уровня вероятности P = 99% при числе степеней свободы v(1) = 1 и v(2) = 780. Отсюда следует, что с вероятностью P = 99% доля родительских галактик сверхновых с гравитационным коллапсом CCSNe (0.125) значительно больше доли галактик ранних типов ETG (0.008). Для интервалов цветов 0m6—0m99 вычисленные значения F получились меньше табличного значения F05 = 3.85, поэтому можно считать, что для них значимого и достоверного различия долей галактик в сравниваемых выборках не выявлено.

Поскольку сравниваемые выборки существенно различаются по объему (758 и 24), мы провели дополнительное сравнение их показателей цвета. Для этого из 758 величин (B — V)Т были составлены 20 выборок, каждая объемом в 24 случайным образом выбранных цвета. Полученные результаты сравнения долей по методу Фишера приведены в таблице 6.

Из этой таблицы видно, что для цветов (B — V)0Tc интервала от 0m8 до 0m89 доля nk/N2 = 0.458 родительских галактик с вероятностью 95% оказалась больше аналогичной доли ni/N1 = 0.125 случайным образом выбранных галактик ETG. Действительно, значение F = 7.00 > 4.06 = F05 (уровень P = 95% при v(1) = 1 и v(2) = 46). Этот случай оказался единственным из двадцати. Кроме того, значимое и достоверное различие долей получилось и для показателей цвета в интервале от 0m9 до 0m99, где доля родительских галактик (nk/N2 = 0.375) является меньше доли случайных галактик ETG (щ/N1 = 0.792). В этом случае величина F = 9.21 > 7.23 = F01 для уровня P = 99% и v(1) = 1, v(2) = 46. Имеются еще два аналогичных случая, в которых F = 4.82 > 4.06 = F05 (уровень P = 95%, v(1) = 1, v(2) = 46).

Отсюда можно заключить, что значимое и достоверное различие долей родительских галактик 11

сверхновых с гравитационным коллапсом и галактик ETG получено для красных значений показателей цвета (B — V)Т и (B — V)Tc (интервалы от 0m7 до 0m99) только в четырех из двадцати выборок, составленных случайным образом. Для показателей цвета (B — V)Т и (B — V)Tc различие долей родительских галактик и галактик ранних типов выборки ETG проявляется слабее, чем у показателей цвета (U — B)Т и (U — B)Tc.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Определены показатели цвета (B — V)tc и (U — B)tc двадцати четырех родительских галактик сверхновых (выборка CCSNe). Их положение на диаграмме «цвет—звездная величина» BT—(U — B)Tc сравнивалось с положением 779 галактик ранних типов, в которых вспышки таких сверхновых не наблюдались (выборка ETG). Оказалось, что 19 родительских галактик попадают в область красной последовательности, и пять галактик с активными ядрами морфологических типов L и S0/a — в область голубой. Они составляют около пятой части от числа родительских галактик с известными цветами. Из выборки ETG только 27 галактик попадают в область голубой последовательности. Из них 10 — галактики с активными ядрами, a 22 — члены кратных систем.

Выборки показателей цвета (U—B)T и (U — B)Tc с вероятностью 95% могут являться выборками из одной и той же генеральной совокупности. Аналогичный результат был получен для показателей цвета (B — V)Т и (B — V)Tc выборок ETG и родительских галактик сверхновых.

Поскольку объемы выборок существенно различались (779 и 24), то сравнение относительных частот (долей) распределений показателей цвета проводилось методом Фишера. Было получено, что доли показателей цвета интервалов —0 m 1... — 0 m01 и 0 m 1—0 m 19 родительских

11 АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

162

ПОЛЯКОВА

галактик (0.125 и 0.167) сверхновых CCSNe с вероятностью 95% больше долей галактик ETG (0.011 и 0.026). Для остальных интервалов показателей цвета (от 0К2 до 0m59) значимого и достоверного различия долей (U — B)T и (U — B)°Tc в сравниваемых выборках галактик не выявлено. Кроме того, проведено дополнительное сравнение долей показателей цвета в выборках равного объема. Значимое и достоверное (уровень P = 95%) различие долей родительских галактик сверхновых CCSNe и галактик ETG получено для показателей цвета (U — B)T и (U — B)Tc интервалов от 0m3 до 0m59 в девяти из двадцати таких выборок. Для показателей цвета (B — V)Т и (B — V)Tc (от 0m7 до 0m99) различие долей получено только в четырех из двадцати выборок, составленных случайным образом.

Вычисленные средние цвета позволяют предположить, что в галактиках обеих выборок в интервале от —0 m 1 до —0 m01 действительно присутствует значительная доля молодого населения, а в интервале от 0m5 до 0m59 преобладает население II типа. Применение критерия Колмогорова—Смирнова показало, что цвета родительских галактик сверхновых CCSNe и галактик ETG с вероятностью 95% являются в среднем одинаковыми, и галактики не различаются по составу звездного населения.

Корреляции между показателями цвета (U — B)T—(B — V)T и (U — B)Tc-(B — V)Tc являются достаточно тесными: выборочные коэффициенты корреляции равны 0.76 и 0.84 соответственно. Их различие является незначимым, поскольку доверительные границы генеральных коэффициентов корреляции перекрываются. Полученный в работе вывод относительно различия долей показателей цвета (U — B)Tc и (U — B)T выборок родительских галактик сверхновых CCSNe и галактик ранних типов голубой последовательности будет уточняться по мере накопления новых наблюдательных данных.

БЛАГОДАРНОСТИ

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить Ю. К. Ананьевскую, Е. И. Гаген-Торн, А. Н. Геращенко, Т. В. Демидову, Н. О. Миллер, Л. Г. Романенко, М. С. Чубея за помощь при

выполнении и оформлении работы, и Н. Г. Макаренко — за обсуждение полученных результатов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. S. van den Bergh, W. Li, and A. V. Filippenko, Publ. Astron. Soc. Pacific 114, 820 (2002).

2. S. van den Bergh, W. Li, and A. V. Filippenko, Publ. Astron. Soc. Pacific 115, 1280(2003).

3. S. van den Bergh, W. Li, and A. V. Filippenko, Publ. Astron. Soc. Pacific 117, 773(2005).

4. A. A. Hakobyan, A. R. Petrosian, B. McLean, et al., Astron. and Astrophys. 488, 523 (2008).

5. http://graspa.oapd.inaf.it/cgi-bin/ /sncat.php

6. G. de Vaucouleurs, A. de Vaucouleurs, H. G. Corwin, et al., Third Reference Cataloque of Bright Galaxies (Springer, Berlin, 1991).

7. И. Д. Караченцев, Двойные галактики (Наука, Москва, 1987), с. 182.

8. I. Strateva, Z. Ivezic, G. R. Knapp, et al., Astron. J. 122, 1861 (2001).

9. I. K. Baldry, K. Glazebrook, J. Brinkman, et al., Astrophys. J. 600, 681 (2004).

10. C. J. Conselice, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 373, 1389(2006).

11. S. van den Bergh, Astron. J. 134, 1508(2007).

12. A. Sandage and J. Bedke, The Carnegue Atlas of Galaxies (Washington Carnegue Inst., Washington, 1994).

13. Г. Д. Полякова, Изв. Главной астрон. обс. 219, 260 (2009).

14. http://www.sai.msu.su/sn/sncat/ /sncatlatestview.txt

15. H. Aihara, C. Allende Prieto, D. An, et al., Astrophys. J. Suppl. 193, 29 (2011).

16. A. Gil de Paz, S. Boissier, B. F. Madore, et al. Astrophys. J. Suppl. 173, 185(2007).

17. P. Prugniel and P. Heraudeau, Astron. and Astrophys. Suppl. 128,299(1998).

18. Г. Д. Полякова, Изв. Главной астрон. обс. 220, 565 (2013).

19. G. Paturel, Y. Fang, C. Petit, et al., Astron. and Astrophys. Suppl. 146, 19(2000).

20. М. А. Аракелян Сообщ. Бюраканской астрофиз. обс., 47,3,(1975).

21. P. Nilson, Uppsala General Catalogue of Galaxies (1973).

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ том 70 № 2 2015

ЦВЕТА РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК СВЕРХНОВЫХ

Color Indices of Core-Collapse Supernova Host Galaxies

G. D. Polyakova

Using data from different catalogues, we determined color indices of early type (E, L, and S0/a) corecollapse supernova host galaxies. These color indices were compared with the colors of the galaxies of the same morphological types but in which explosions of such supernovae have not been observed. It is shown that in the blue sequence of the color-magnitude diagram, the compared samples of galaxies differ with probability P = 95% in the relative frequencies of the (U — B)Tc and (U — B)T color indices in the intervals from —0 T 1 to —0 T01 and 0 T 1 to 0 m 19. A difference in the relative frequencies with probability P = 99% was also obtained for the (B — V)Tc and (B — V)T colors in the interval 0T5-0T59. The calculated average colors of these intervals for the galaxies of both samples allow us to assume a significant proportion of the young population in them. The Kolmogorov-Smirnov test showed that the colors of the core-collapse supernova host galaxies and the early-type galaxies without explosions of such supernovae are similar on average with probability P = 95%, and the galaxies do not differ in stellar population content.

Keywords: galaxies: photometry—galaxies: stellar content—supernovae

163

АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ

том 70

№2

2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.