Обзор астрономических статей, январь 2015
Из-за каникул и болезни часть презентаций была пропущена, но хорошее дело бросать негоже. Вот продолжение:
Misalignment between cold gas and stellar components in early-type galaxies.
Несовпадение положения холодного газа и звёздных составляющих в галактиках раннего типа.
Зависимость между звёздной массой галактики и темпом её звёздообразования хорошо известна. Как и коррекция этой зависимости для разных красных смещений. Она обусловлена притоком газа из межгалактической среды с одной стороны и выносом газа из галактики за счёт взрыва сверхновых звёзд.
Такое равновесие поддерживается до тех пор, пока по какой-то причине в галактике не прекращается звёздообразование. Если это происходит вследствие иссякания притока газа, то темп звёздообразования медленно затухает, используется газ, оставшийся в т.н. газовых резервуарах внутри галактики. Если же по какой-то причине эти резервуары исчезнут, то звёздообразование прекратится по космическим меркам практически мгновенно - быстрее, чем за 1 млрд. лет. Такое случается не часто, но авторы утверждают, что нашли несколько подобных примеров.
Существует класс галактик, называемых “галактиками раннего типа”. Это значит, что галактики не молодые, а совсем наоборот - они показывают все признаки старых, проэволюционировавших галактик, образовавшихся очень давно. Идея в том, что скорее всего они такими не являются, наоборот, они достаточно молодые и считается, что это потомки галактик, прошедших период активного звёздообразования (post-starburst galaxies).
В статье рассмотрены 4 такие галактики, они сходны размерами и массой, в них продолжают появляться звёзды, но уже не в таком количестве, как некоторое время назад.
Данные для галактик взяты из популярнейшего обзора SDSS, а морфология - и это интересно - из проекта Galaxy Zoo (некоммерческий проект одного студента, где любой желающий может помочь классифицировать новые галактики. Это не трудно, но на самом деле облегчает труд учёных и пока не под силу машинам). Положение газа (нейтрального водорода) было определено с помощью голландского Вестерброкского радиотелескопа. Оказалось, что у галактики, которая ещё более-менее сносно продолжает давать новые звёзды, водород находится там же, где и ожидается - он распределён по всему объёму и вращается вокруг центра галактики. У следующей галактики темп звёздообразования ниже, она краснее и её водород уже не вращается и более того - максимум его концентрации не совпадает с центром вращения галактики. А у двух наиболее красных галактик (там почти не появляются новые звёзды) облако газа было вынесено за их пределы и теперь находится на расстоянии десятков килопарсек. Что могло выкинуть газ из галактики? Это не гравитационное влияние других галактик - вокруг почти ничего нет. Не похоже, чтобы эти галактики в недавнем прошлом сталкивались с другими галактиками или поглощали карликовые галактики (это могло вызвать динамические возмущения, приводящие в движение облако водорода). Остаётся какая-то активность внутри самих галактик.
Авторы обнаружили в одной галактике лепестки радиоизлучения, ориентированные как раз по направлению к облаку газа, выкинутого за её пределы. Это может говорить о том, что раньше в галактике работало Активное Ядро Галактики (АЯГ), которое имело достаточно энергии, чтобы выбросить часть пыли и газа. По мере того, как газа становилось меньше, АЯГ лишалось своего “топлива” и его активность затухала.
Для трёх других галактик подобное радиоизлучение пока не обнаружена, но если предположения авторов верны, то аккреция вещества на сверхмассивную чёрную дыру в центре галактики может очень быстро выключить звёздообразование, каким бы активным оно не было - это очень интересный результат, который очень многое может прояснить в эволюционных процессах галактик.
Об этой статье написал "Образовач", но там несколько неточностей. Я им написал - может, исправят.
The bias of the submillimetre galaxy population: SMGs are poor tracers of the most massive structures in the z~2 Unuiverse
Разброс в популяции субмиллиметровых галактик: СМГ - плохие указатели на самые массивные структуры во Вселенной на z~2.
Галактики, обнаруживаемые в субмиллиметровом диапазоне (т.е. между ИК и микроволновым) - это редкие и интересные объекты. Их обнаруживают на большом красном смещении (мы видим их в то время, когда Вселенная была более чем в 2 раза моложе, чем сейчас) и у них просто бешеный темп звёздообразования - до 1000 звёзд в год. Предполагается, что это одни из самых массивных галактик, когда-либо образовывавшихся, а поскольку считается, что большие галактики должны сидеть в центре гало из тёмной материи, то такие СМГ считали подходящими “наводчиками” на скопления тёмной материи.
Авторы статьи воспользовались результатами симуляции “Bolshoi”, которая моделирует эволюцию галактик а также тёмной материи на больших временных отрезках, и выбрали из полученных каталогов всё СМГ галактики вместе с регионами тёмной материи с повышенной плотностью.
Оказалось, что СМГ образуется так мало, что шум, появляющийся в статистике Пуассона, не позволяет связать вместе наличие таких галактик (и даже их скопления) с повышенной плотностью тёмной материи. То есть можно обнаружить как несколько субмиллиметровых галактик без гало из тёмной материи, так и филамент из тёмной материи, где ни одной такой галактики не образуется.
Взамен было предложено использовать галактики с обрывом Лаймана Лайман-брейк галактики (не самая удачная, но общеупотребимая калька с Lyman-break galaxy) - тоже массивные галактики с активным звёздообразованием. Их обнаруживают намного чаще, а наличие обрыва позволяет точно определить их удалённость даже без проведения спектроскопии.
В конце статьи конечно говорится, что это только симуляция и нужны данные с наблюдений, чтобы подтвердить данную гипотезу.
Why do galaxies stop forming stars? I. The passive fraction - black hole mass relation for central galaxies.
Почему в галактиках прекращается звёздообразование? I. Отношение числа пассивных галактик к массе чёрной дыры в центральных галактиках.
Этому вопросу уже были посвящены несколько статей в обзорах - почему в галактиках прекращают образовываться звёзды? Ответственны ли чёрные дыры за это? До сих пор нет чётко разработанной модели, которая связывала бы основной параметр чёрной дыры - её массу - с эволюционными процессами галактики, в которой она расположена.
В этой статье авторы выбрали более 400 000 центральных галактик с различной морфологией из Слоановского обзора неба. Центральных - значит они входят в состав группы галактик, обычно она же наиболее массивная в этой группе.
Масса чёрной дыры была найдена по эмпирическим зависимостям массы от дисперсии скоростей газа и звёзд в галактике, а так же по массе балджа (центральной, часто сферической части галактики).
В результате получился очень правдоподобный график, где доля пассивных галактик нелинейно растёт с массой чёрной дыры. Половина галактик пассивны при массе ЧД равной 10^7.5 масс Солнца, а при массе ЧД ~10^8.5 масс Солнца почти все галактики не показывают признаков звёздообразования.
Это интересный результат, хотя авторы пока не интерпретируют его, оставляя всё самое интересное для следующих статей.
New redshift z ~ 9 galaxies in the Hubble Frontier Fields: Implications for early evolution of the UV luminosity density
Новые галактики на красном смещении z ~ 9 в программе “Хаббл, пограничные поля”: выводы о ранней эволюции плотности светимости в УФ.
В статье заявляется об обнаружении 12-ти галактик на красном смещении 8.5 < z < 9.5. Такие галактики очень тяжело увидеть - во-первых, они тусклые, просто потому, что очень далёкие, а во-вторых, из-за космологического красного смещения весь спектр их излучения сдвинут далеко в сторону инфракрасного и субмиллиметрового диапазонов, которые по технологическим причинам не такие чувствительные, как оптический.
Запуск новой программы “Пограничные поля” на телескопе Хаббла - несколько десятков часов непрерывного наблюдения за одним и тем же участком неба - дал возможность астрофизикам увидеть много новых очень тусклых объектов. Чтобы определить их красное смещение (то есть расстояние до них) был использован метод “Лаймановского скачка” - весь свет, излученный звёздами молодых галактик, имеющий длину волны меньше 1216 Ангстрем, должен поглотиться пылью нейтральным водородом, которого ещё очень много в этих самых галактиках. Только излучение с меньшей длиной волны свободно проходит сквозь молодые галактики, так как его энергии не хватает на то, чтобы возбудить электроны водорода на основном уровне (т.н. серия Лаймана, которая и дала название методу).
Помимо собственно обнаружения, в этой статье была сделана попытка определить функцию светимости этих галактик, чтобы проследить эволюцию этой функции во времени.
Если наше представление об эпохе Реионизации верно и если мы правильно оцениваем эволюционные процессы в галактиках, то функция светимости (точнее - плотность функции светимости) должна плавно уменьшаться при увеличении красного смещения. В то же время ряд авторов считают, что именно в интервале 8 < z < 9 должна начинаться эпоха формирования галактик.
Авторы считают, что ничего неординарного с функцией светимости не происходит, она линейно эволюционирует в полулогарифмических координатах и если начало образование галактик и имело взрывной характер, его следует искать на больших красных смещениях.
Интересно, что несмотря на уверенные разговоры о таких далёких галактиках и даже построении различных функций, строго говоря ни одна из них официально не подтверждена. Для такого подтверждения надо получить спектральное красное смещение, а для таких тусклых объектов это невозможно на сегодняшнем уровне развития техники.
Вот, например, список подтверждённых самых удалённых от нас объектов: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_the_most_distant_astronomical_objects
Misalignment between cold gas and stellar components in early-type galaxies.
Несовпадение положения холодного газа и звёздных составляющих в галактиках раннего типа.
Зависимость между звёздной массой галактики и темпом её звёздообразования хорошо известна. Как и коррекция этой зависимости для разных красных смещений. Она обусловлена притоком газа из межгалактической среды с одной стороны и выносом газа из галактики за счёт взрыва сверхновых звёзд.
Такое равновесие поддерживается до тех пор, пока по какой-то причине в галактике не прекращается звёздообразование. Если это происходит вследствие иссякания притока газа, то темп звёздообразования медленно затухает, используется газ, оставшийся в т.н. газовых резервуарах внутри галактики. Если же по какой-то причине эти резервуары исчезнут, то звёздообразование прекратится по космическим меркам практически мгновенно - быстрее, чем за 1 млрд. лет. Такое случается не часто, но авторы утверждают, что нашли несколько подобных примеров.
Существует класс галактик, называемых “галактиками раннего типа”. Это значит, что галактики не молодые, а совсем наоборот - они показывают все признаки старых, проэволюционировавших галактик, образовавшихся очень давно. Идея в том, что скорее всего они такими не являются, наоборот, они достаточно молодые и считается, что это потомки галактик, прошедших период активного звёздообразования (post-starburst galaxies).
В статье рассмотрены 4 такие галактики, они сходны размерами и массой, в них продолжают появляться звёзды, но уже не в таком количестве, как некоторое время назад.
Данные для галактик взяты из популярнейшего обзора SDSS, а морфология - и это интересно - из проекта Galaxy Zoo (некоммерческий проект одного студента, где любой желающий может помочь классифицировать новые галактики. Это не трудно, но на самом деле облегчает труд учёных и пока не под силу машинам). Положение газа (нейтрального водорода) было определено с помощью голландского Вестерброкского радиотелескопа. Оказалось, что у галактики, которая ещё более-менее сносно продолжает давать новые звёзды, водород находится там же, где и ожидается - он распределён по всему объёму и вращается вокруг центра галактики. У следующей галактики темп звёздообразования ниже, она краснее и её водород уже не вращается и более того - максимум его концентрации не совпадает с центром вращения галактики. А у двух наиболее красных галактик (там почти не появляются новые звёзды) облако газа было вынесено за их пределы и теперь находится на расстоянии десятков килопарсек. Что могло выкинуть газ из галактики? Это не гравитационное влияние других галактик - вокруг почти ничего нет. Не похоже, чтобы эти галактики в недавнем прошлом сталкивались с другими галактиками или поглощали карликовые галактики (это могло вызвать динамические возмущения, приводящие в движение облако водорода). Остаётся какая-то активность внутри самих галактик.
Авторы обнаружили в одной галактике лепестки радиоизлучения, ориентированные как раз по направлению к облаку газа, выкинутого за её пределы. Это может говорить о том, что раньше в галактике работало Активное Ядро Галактики (АЯГ), которое имело достаточно энергии, чтобы выбросить часть пыли и газа. По мере того, как газа становилось меньше, АЯГ лишалось своего “топлива” и его активность затухала.
Для трёх других галактик подобное радиоизлучение пока не обнаружена, но если предположения авторов верны, то аккреция вещества на сверхмассивную чёрную дыру в центре галактики может очень быстро выключить звёздообразование, каким бы активным оно не было - это очень интересный результат, который очень многое может прояснить в эволюционных процессах галактик.
Об этой статье написал "Образовач", но там несколько неточностей. Я им написал - может, исправят.
The bias of the submillimetre galaxy population: SMGs are poor tracers of the most massive structures in the z~2 Unuiverse
Разброс в популяции субмиллиметровых галактик: СМГ - плохие указатели на самые массивные структуры во Вселенной на z~2.
Галактики, обнаруживаемые в субмиллиметровом диапазоне (т.е. между ИК и микроволновым) - это редкие и интересные объекты. Их обнаруживают на большом красном смещении (мы видим их в то время, когда Вселенная была более чем в 2 раза моложе, чем сейчас) и у них просто бешеный темп звёздообразования - до 1000 звёзд в год. Предполагается, что это одни из самых массивных галактик, когда-либо образовывавшихся, а поскольку считается, что большие галактики должны сидеть в центре гало из тёмной материи, то такие СМГ считали подходящими “наводчиками” на скопления тёмной материи.
Авторы статьи воспользовались результатами симуляции “Bolshoi”, которая моделирует эволюцию галактик а также тёмной материи на больших временных отрезках, и выбрали из полученных каталогов всё СМГ галактики вместе с регионами тёмной материи с повышенной плотностью.
Оказалось, что СМГ образуется так мало, что шум, появляющийся в статистике Пуассона, не позволяет связать вместе наличие таких галактик (и даже их скопления) с повышенной плотностью тёмной материи. То есть можно обнаружить как несколько субмиллиметровых галактик без гало из тёмной материи, так и филамент из тёмной материи, где ни одной такой галактики не образуется.
Взамен было предложено использовать галактики с обрывом Лаймана Лайман-брейк галактики (не самая удачная, но общеупотребимая калька с Lyman-break galaxy) - тоже массивные галактики с активным звёздообразованием. Их обнаруживают намного чаще, а наличие обрыва позволяет точно определить их удалённость даже без проведения спектроскопии.
В конце статьи конечно говорится, что это только симуляция и нужны данные с наблюдений, чтобы подтвердить данную гипотезу.
Why do galaxies stop forming stars? I. The passive fraction - black hole mass relation for central galaxies.
Почему в галактиках прекращается звёздообразование? I. Отношение числа пассивных галактик к массе чёрной дыры в центральных галактиках.
Этому вопросу уже были посвящены несколько статей в обзорах - почему в галактиках прекращают образовываться звёзды? Ответственны ли чёрные дыры за это? До сих пор нет чётко разработанной модели, которая связывала бы основной параметр чёрной дыры - её массу - с эволюционными процессами галактики, в которой она расположена.
В этой статье авторы выбрали более 400 000 центральных галактик с различной морфологией из Слоановского обзора неба. Центральных - значит они входят в состав группы галактик, обычно она же наиболее массивная в этой группе.
Масса чёрной дыры была найдена по эмпирическим зависимостям массы от дисперсии скоростей газа и звёзд в галактике, а так же по массе балджа (центральной, часто сферической части галактики).
В результате получился очень правдоподобный график, где доля пассивных галактик нелинейно растёт с массой чёрной дыры. Половина галактик пассивны при массе ЧД равной 10^7.5 масс Солнца, а при массе ЧД ~10^8.5 масс Солнца почти все галактики не показывают признаков звёздообразования.
Это интересный результат, хотя авторы пока не интерпретируют его, оставляя всё самое интересное для следующих статей.
New redshift z ~ 9 galaxies in the Hubble Frontier Fields: Implications for early evolution of the UV luminosity density
Новые галактики на красном смещении z ~ 9 в программе “Хаббл, пограничные поля”: выводы о ранней эволюции плотности светимости в УФ.
В статье заявляется об обнаружении 12-ти галактик на красном смещении 8.5 < z < 9.5. Такие галактики очень тяжело увидеть - во-первых, они тусклые, просто потому, что очень далёкие, а во-вторых, из-за космологического красного смещения весь спектр их излучения сдвинут далеко в сторону инфракрасного и субмиллиметрового диапазонов, которые по технологическим причинам не такие чувствительные, как оптический.
Запуск новой программы “Пограничные поля” на телескопе Хаббла - несколько десятков часов непрерывного наблюдения за одним и тем же участком неба - дал возможность астрофизикам увидеть много новых очень тусклых объектов. Чтобы определить их красное смещение (то есть расстояние до них) был использован метод “Лаймановского скачка” - весь свет, излученный звёздами молодых галактик, имеющий длину волны меньше 1216 Ангстрем, должен поглотиться пылью нейтральным водородом, которого ещё очень много в этих самых галактиках. Только излучение с меньшей длиной волны свободно проходит сквозь молодые галактики, так как его энергии не хватает на то, чтобы возбудить электроны водорода на основном уровне (т.н. серия Лаймана, которая и дала название методу).
Помимо собственно обнаружения, в этой статье была сделана попытка определить функцию светимости этих галактик, чтобы проследить эволюцию этой функции во времени.
Если наше представление об эпохе Реионизации верно и если мы правильно оцениваем эволюционные процессы в галактиках, то функция светимости (точнее - плотность функции светимости) должна плавно уменьшаться при увеличении красного смещения. В то же время ряд авторов считают, что именно в интервале 8 < z < 9 должна начинаться эпоха формирования галактик.
Авторы считают, что ничего неординарного с функцией светимости не происходит, она линейно эволюционирует в полулогарифмических координатах и если начало образование галактик и имело взрывной характер, его следует искать на больших красных смещениях.
Интересно, что несмотря на уверенные разговоры о таких далёких галактиках и даже построении различных функций, строго говоря ни одна из них официально не подтверждена. Для такого подтверждения надо получить спектральное красное смещение, а для таких тусклых объектов это невозможно на сегодняшнем уровне развития техники.
Вот, например, список подтверждённых самых удалённых от нас объектов: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_the_most_distant_astronomical_objects