Параметры областей звездообразования в галактиках NGC 3963 и NGC 7292

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования физических параметров звездного населения в областях звездообразования в галактиках с признаками пекулярности NGC 3963 и NGC 7292. Исследование проводилось на основе анализа фотометрических (полосы UBVRI), Hα и спектроскопических данных, полученных авторами, с использованием эволюционных моделей звездного населения. Среди 157 областей звездообразования, выявленных в галактиках, для 16 получены оценки массы и для 15 — возраста молодого звездного населения. Возраст областей звездообразования четко коррелирует с наличием эмиссии в линии Hα: области H II в галактиках моложе 6–8 млн лет, а области без эмиссии газа — старше. Исследованные объекты включены в третью версию нашего каталога фотометрических, физических и химических параметров областей звездообразования, включающего 1667 объектов в 21 галактике. Обсуждаются ключевые аспекты используемой методики оценки физических параметров и различные связи между наблюдательными и физическими параметрами молодого звездного населения в областях звездообразования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Гусев

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга

Автор, ответственный за переписку.
Email: gusev@sai.msu.ru
Россия, Москва

Ф. Х. Сахибов

Университет прикладных наук Гессен-Фридберг

Email: gusev@sai.msu.ru
Германия, Фридберг

А. В. Моисеев

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга; Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Email: gusev@sai.msu.ru
Россия, Москва; Нижний Архыз

В. С. Костюк

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга

Email: gusev@sai.msu.ru
Россия, Москва

Д. В. Опарин

Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Email: gusev@sai.msu.ru
Россия, Нижний Архыз

Список литературы

  1. Y. N. Efremov, Sites of star formation in galaxies: star complexes and spiral arms (Moscow: Nauka, 1989).
  2. B. G. Elmegreen, Astrophys. J. 433, 39 (1994).
  3. Y. N. Efremov, Astron. J. 110, 2757 (1995).
  4. B. G. Elmegreen and Y. N. Efremov, Astrophys. J. 466, 802 (1996).
  5. Y. N. Efremov and B. G. Elmegreen, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 299(2), 588 (1998), arXiv:astro-ph/9805259.
  6. M. C. Odekon, Astrophys. J. 681(2), 1248 (2008).
  7. B. G. Elmegreen, The Galaxy Disk in Cosmological Context, IAU Symposium 254, edited by J. Andersen, B. Nordström, and J. Bland-Hawthorn, p. 289 (2009), arXiv:0810.5406 [astro-ph].
  8. R. de la Fuente Marcos and C. de la Fuente Marcos, Astrophys. J. 700(1), 436 (2009), arXiv:0905.1889 [astro-ph.GA].
  9. S. F. Portegies Zwart, S. L. W. McMillan, and M. Gieles, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 48, 431 (2010), arXiv:1002.1961 [astro-ph.GA].
  10. I. N. Efremov, G. R. Ivanov, and N. S. Nikolov, Astrophys. Space Sci. 135(1), 119 (1987).
  11. G. R. Ivanov, Astrophys. Space Sci. 178(2), 227 (1991).
  12. B. C. Whitmore, R. Chandar, H. Kim, C. Kaleida, et al., Astrophys. J. 729(2), id. 78 (2011), arXiv:1103.4026 [astro-ph.GA].
  13. K. Hollyhead, N. Bastian, A. Adamo, E. Silva-Villa, J. Dale, J. E. Ryon, and Z. Gazak, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 449(1), 1106 (2015), arXiv:1502.03823 [astro-ph.GA].
  14. J. Kim, M. Chevance, J. M. D. Kruijssen, A. Schruba, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 504(1), 487 (2021), arXiv:2012.00019 [astro-ph.GA].
  15. A. E. Piskunov, N. V. Kharchenko, E. Schilbach, S. Röser, R. D. Scholz, and H. Zinnecker, Astron. and Astrophys. 525, id. A122 (2011), arXiv:1010.2309 [astro-ph.GA].
  16. M. Cerviño, New Astron. Rev. 57(5), 123 (2013), arXiv:1312.0015 [astro-ph.IM].
  17. A. S. Gusev, F. Sakhibov, A. E. Piskunov, N. V. Kharchenko, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 457(3), 3334 (2016), arXiv1601.07470 [astro-ph.GA].
  18. A. S. Gusev, E. V. Shimanovskaya, N. I. Shatsky, F. Sakhibov, A. E. Piskunov, and N. V. Kharchenko, Open Astronomy 27(1), 98 (2018).
  19. A. S. Gusev, F. Sakhibov, O. V. Egorov, V. S. Kostiuk, and E. V. Shimanovskaya, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 525(1), 742 (2023), arXiv:2307.06237 [astro-ph.GA].
  20. D. Calzetti, J. C. Lee, E. Sabbi, A. Adamo, et al., Astron. J. 149(2), id. 51 (2015), arXiv:1410.7456 [astro-ph.GA].
  21. E. Emsellem, E. Schinnerer, F. Santoro, F. Belfiore, et al., Astron. and Astrophys. 659, id. A191 (2022), arXiv:2110.03708 [astro-ph.GA].
  22. J. C. Lee, B. C. Whitmore, D. A. Thilker, S. Deger, et al., Astrophys. J. Suppl. 258(1), id. 10 (2022), arXiv:2101.02855 [astro-ph.GA].
  23. A. Adamo, J. E. Ryon, M. Messa, H. Kim, et al., Astrophys. J. 841(2), 131 (2017), arXiv:1705.01588 [astro-ph.GA].
  24. B. C. Whitmore, J. C. Lee, R. Chandar, D. A. Thilker, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 506(4), 5294 (2021), arXiv:2107.13049 [astro-ph.GA].
  25. D. A. Thilker, B. C. Whitmore, J. C. Lee, S. Deger, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 509(3), 4094 (2022), arXiv:2106.13366 [astro-ph.GA].
  26. K. L. Larson, J. C. Lee, D. A. Thilker, B. C. Whitmore, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 523(4), 6061 (2023), arXiv:2212.11425 [astro-ph.GA].
  27. B. Groves, K. Kreckel, F. Santoro, F. Belfiore, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 520(4), 4902 (2023), arXiv:2301.03811 [astro-ph.GA].
  28. J. A. Turner, D. A. Dale, J. C. Lee, M. Boquien, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 502(1), 1366 (2021), arXiv:2101.02134 [astro-ph.GA].
  29. F. Scheuermann, K. Kreckel, A. T. Barnes, F. Belfiore, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 522(2), 2369 (2023), arXiv:2303.12101 [astro-ph.GA].
  30. A. S. Gusev and A. V. Dodin, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 505(2), 2009 (2021), arXiv:2105.06203 [astro-ph.GA].
  31. G. A. van Moorsel, Astron. and Astrophys. Suppl. Ser. 53, 271 (1983).
  32. A. S. Gusev, A. V. Moiseev, and S. G. Zheltoukhov, Astrophys. Bull. 78(3), 293 (2023), arXiv:2309.02360 [astro-ph.GA].
  33. S. A. Potanin, A. A. Belinski, A. V. Dodin, S. G. Zheltoukhov, et al., Astron. Letters 46(12), 836 (2020), arXiv:2011.03061 [astro-ph.IM].
  34. B. P. Artamonov, V. V. Bruevich, A. S. Gusev, O. V. Ezhkova, et al., Astron. Rep. 54(11), 1019 (2010).
  35. V. V. Bruevich, A. S. Gusev, and S. A. Guslyakova, Astron. Rep. 54(5), 375 (2010).
  36. A. U. Landolt, Astron. J. 104, 340 (1992).
  37. A. U. Landolt, Astron. J. 146(5), id. 131 (2013).
  38. J. L. Clem and A. U. Landolt, Astron. J. 152(4), id. 91 (2016).
  39. A. Moiseev, A. Perepelitsyn, and D. Oparin, Exp. Astron. 50(2–3), 199 (2020), arXiv:2005.14598 [astro-ph.IM].
  40. P. A. James, N. S. Shane, J. E. Beckman, A. Cardwell, et al., Astron. and Astrophys. 414, 23 (2004), arXiv:astro-ph/0311030.
  41. G. Bertelli, A. Bressan, C. Chiosi, F. Fagotto, and E. Nasi, Astron. and Astrophys. Suppl. Ser. 106, 275 (1994).
  42. A. Bressan, P. Marigo, L. Girardi, B. Salasnich, C. Dal Cero, S. Rubele, and A. Nanni, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 427(1), 127 (2012), arXiv:1208.4498 [astro-ph.SR].
  43. J. Tang, A. Bressan, P. Rosenfield, A. Slemer, P. Marigo, L. Girardi, and L. Bianchi, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 445(4), 4287 (2014), arXiv:1410.1745 [astro-ph.SR].
  44. B. C. Whitmore, R. Chandar, F. Schweizer, B. Rothberg, et al., Astron. J. 140(1), 75 (2010), arXiv:1005.0629 [astro-ph.EP].
  45. L. S. Pilyugin and E. K. Grebel, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 457(4), 3678 (2016), arXiv:1601.08217 [astro-ph.GA].
  46. M. Pettini and B. E. J. Pagel, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 348(3), L59 (2004), arXiv:astro-ph/0401128.
  47. L. S. Pilyugin and L. Mattsson, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 412(2), 1145 (2011), arXiv:1011.1431 [astro-ph.CO].
  48. E. Péerez-Montero, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 441(3), 2663 (2014), arXiv:1404.3936 [astro-ph.GA].
  49. M. G. Richer and M. L. McCall, Astrophys. J. 445, 642 (1995).
  50. L. Hernández-Martnez, M. Peña, L. Carigi, and J. Garca-Rojas, Astron. and Astrophys. 505(3), 1027 (2009), arXiv:0906.4402 [astro-ph.CO].
  51. N. V. Kharchenko, A. E. Piskunov, S. Röser, E. Schilbach, R.-D. Scholz, and H. Zinnecker, Astron. and Astrophys. 504(2), 681 (2009).
  52. A. S. Gusev and E. V. Shimanovskaya, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 488(3), 3045 (2019), arXiv:1907.02934 [astro-ph.GA].
  53. M. V. F. Copetti, M. G. Pastoriza, and H. A. Dottori, Astron. and Astrophys. 156(1–2), 111 (1986).
  54. C. Morisset, G. Delgado-Inglada, S. F. Sánchez, L. Galbany, et al., Astron. and Astrophys. 594, id. A37 (2016), arXiv:1606.01146 [astro-ph.GA].
  55. K. Kreckel, O. V. Egorov, F. Belfiore, B. Groves, et al., Astron. and Astrophys. 667, id. A16 (2022), arXiv:2207.10364 [astro-ph.GA].
  56. M. Gieles and S. F. Portegies Zwart, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 410(1), L6 (2011), arXiv:1010.1720 [astro-ph.GA].
  57. R. B. Larson, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 194, 809 (1981).
  58. N. Bastian, M. Gieles, Y. N. Efremov, and H. J. G. L. M. Lamers, Astron. and Astrophys. 443(1), 79 (2005), arXiv:astro-ph/0508110.
  59. A. Adamo, G. Östlin, N. Bastian, E. Zackrisson, R. C. Livermore, and L. Guaita, Astrophys. J. 766(2), id. 105 (2013), arXiv:1302.2149 [astro-ph.CO].
  60. M. Y. Grudić, J. M. D. Kruijssen, C.-A. Faucher-Giguére, P. F. Hopkins, X. Ma, E. Quataert, and M. Boylan-Kolchin, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 506(3), 3239 (2021), arXiv:2008.04453 [astro-ph.GA].
  61. A. D. Bolatto, A. K. Leroy, E. Rosolowsky, F. Walter, and L. Blitz, Astrophys. J. 686(2), 948 (2008), arXiv:0807.0009 [astro-ph].
  62. L. H. Wei, E. Keto, and L. C. Ho, Astrophys. J. 750(2), id. 136 (2012), arXiv:1203.1327 [astro-ph.CO].
  63. E. Rosolowsky, A. Hughes, A. K. Leroy, J. Sun, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 502(1), 1218 (2021), arXiv:2101.04697 [astro-ph.GA].
  64. D. A. Gouliermis, B. G. Elmegreen, D. M. Elmegreen, D. Calzetti, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 468(1), 509 (2017), arXiv:1702.06006 [astro-ph.GA].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображения галактик NGC 3963 (слева) и NGC 7292 (справа) в полосе B в логарифмической шкале интенсивностей. Красными маленькими кружками отмечены идентифицированные ОЗО, изученные фотометрически, синими кружками — ОЗО, изученные спектроскопически в работе [30], голубыми крупными кружками — ОЗО с полученными оценками массы (возраста) в данной работе. Размеры изображения NGC 3963 — 170.5' × 170.5', что соответствует линейному размеру 40.67 кпк, размер изображения NGC 7292 — 146.7' × 146.7' (4.85 кпк). Север — сверху, восток — слева. Центры изображений соответствуют центрам галактик.

Скачать (78KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Примеры эволюционных последовательностей стандартного режима моделей SSP падуанской библиотеки звездных эволюционных треков CMD версии 2.8 [41, 42, 43] (непрерывно заселенной НФМ) для звездных систем с металличностью Z = 0.012 и массами (синие кривые) и (черные кривые) и дискретного режима моделей (случайно заселенной НФМ) для звездной системы с Z = 0.012 и массами (красные кружки, соединенные пунктирными линиями), (синие крестики, соединенные пунктирными линиями), (зеленые звездочки, соединенные пунктирными линиями) и (фиолетовые косые крестики, соединенные пунктирными линиями). Диапазон возрастов варьируется от 1 млн до 1 млрд лет. Показаны изменения абсолютной величины M(B) и показателей цвета U –B и B –V в зависимости от возраста (слева), а также диаграмм «цвет-величина» и двухцветной (справа) для модельных эволюционных последовательностей. Показатели цвета стандартного режима моделей SSP от массы не зависят (синие и черные кривые накладываются на соответствующих графиках).

Скачать (489KB)
Метаданные
4. Рис. 3. То же, что и на рис. 2, но для эволюционных последовательностей различной металличности. Показаны примеры эволюционных последовательностей стандартного режима моделей для звездных систем с массой и Z = 0.008 (красные кривые), Z = 0.012 (черные кривые) и Z = 0.018 (синие кривые), а также дискретного режима моделей для систем с массой и Z = 0.008 (красные кружки, соединенные пунктирными линиями), Z = 0.012 (черные крестики, соединенные пунктирными линиями) и Z = 0.018 (синие косые крестики, соединенные пунктирными линиями).

Скачать (422KB)
Метаданные
5. Рис. 4. То же, что и на рис. 2, но для четырех случайно сгенерированных эволюционных последовательностей дискретного режима моделей SSP для систем c массой и Z = 0.012 в диапазоне возрастов от 1 до 45 млн лет.

Скачать (320KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Функция светимости для полной выборки ОЗО каталога (черная гистограмма), областей в NGC 3963 (красная) и NGC 7292 (синяя).

Скачать (148KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение ОЗО по абсолютным (слева) и нормированным на R25 (справа) галактоцентрическим расстояниям. Обозначения те же, что и на рис. 5.

Скачать (215KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределение ОЗО по размерам для объектов в галактиках из каталога, расположенных ближе 30 Мпк (зеленая гистограмма) и дальше 30 Мпк от нас (черная гистограмма). Остальные обозначения те же, что и на рис. 5.

Скачать (74KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Распределение ОЗО по металличности (сверху; обозначения те же, что и на рис. 5) и радиальное распределение ОЗО по Z (снизу). Маленькие черные кружки на нижнем графике — полная выборка ОЗО за исключением объектов, чья металличность была определена с помощью метода H II-ChiMistry, красные кружки — ОЗО в NGC 3963, синие кружки — ОЗО в NGC 7292. Соответствующими цветами показаны средние погрешности измерений Z в выборках ОЗО.

Скачать (162KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Распределение ОЗО по морфологии излучения газа и звезд (см. раздел 3) для полной выборки ОЗО в галактиках каталога, для которых имеются данные наблюдений в линии Hα (классы 0–2; черная гистограмма), ОЗО в NGC 3963 (красная) и в NGC 7292 (синяя).

Скачать (197KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Двухцветные диаграммы , и . Показаны ОЗО с показателями цвета, исправленными за галактическое поглощение AG и поглощение, вызванное наклоном диска галактик, Ain. Зелеными точками показаны ОЗО из каталога Гусева и др. [19], красными кружками — ОЗО в NGC 3963, синими кружками — ОЗО в NGC 7292. Средние погрешности измерений показателей цвета показаны барами ошибок соответствующего цвета. Черные кривые — эволюционные треки звездной системы с непрерывной НФМ и Z = 0.008 в диапазоне возрастов t от 1 до 100 млн лет; черные крестики, соединенные пунктиром, демонстрируют пример эволюционной последовательности звездной системы со случайно заселенной НФМ с массой и Z = 0.008 в диапазоне t от 1 до 100 млн лет. Черные толстые отрезки в углах диаграмм параллельны вектору покраснения.

Скачать (335KB)
Метаданные
12. Рис. 11. То же, что и на рис. 10, но для «истинных» показателей цвета звездного населения ОЗО, исправленных за вклад газа и поглощение, вычисленное по бальмеровскому декременту. Обозначения те же, что и на рис. 10.

Скачать (329KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Диаграмма «цвет-светимость» для «истинных» абсолютных звездных величин M(B) и показателей цвета B – V звездного населения ОЗО в галактиках. Фиолетовыми точками показаны рассеянные звездные скопления нашей Галактики из каталога [51]. Голубыми крестиками, соединенными пунктиром, показан пример эволюционной последовательности звездной системы со случайно заселенной НФМ с массой и Z = 0.018 в диапазоне t от 1 млн до 1 млрд лет. Черными кривыми обозначены эволюционные треки звездной системы с непрерывной НФМ, массами (верхняя кривая) и (нижняя кривая) и Z = 0.008 в диапазоне возрастов t от 1 до 100 млн лет. Остальные обозначения те же, что и на рис. 10.

Скачать (133KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Распределение ОЗО по массам для полной выборки объектов каталога (черная гистограмма), ОЗО класса 2 в NGC 3963 (красная), ОЗО класса 0 в NGC 3963 (зеленая), ОЗО класса 2 в NGC 7292 (синяя) и ОЗО класса 0 в NGC 7292 (голубая).

Скачать (67KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Распределение ОЗО по возрастам. Обозначения те же, что и на рис. 13.

Скачать (66KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Расположение ОЗО различного возраста и эволюционных классов в галактиках NGC 3963 (слева) и NGC 7292 (справа). Большими кружками обозначены ОЗО с измеренными оценками возраста, маленькими кружками — прочие ОЗО классов 1 и 2. Фиолетовые цифры соответствуют номерам ОЗО из табл. 4.

Скачать (354KB)
Метаданные
17. Рис. 16. Зависимость между возрастом звездного населения ОЗО и индексом R – Hα. Маленькие кружки — объекты из каталога [19], большие кружки — объекты в NGC 3963 и NGC 7292. Черным цветом обозначены ОЗО с погрешностью оценки возраста dex, красным — с погрешностью больше 0.2 dex.

Скачать (70KB)
Метаданные
18. Рис. 17. Зависимость «размер-возраст» для ОЗО из полной выборки каталога (маленькие кружки) и областей в NGC 3963 и NGC 7292 (большие черные кружки). Многокомпонентные ОЗО (двойные, тройные и т. д.) на графике не показаны.

Скачать (76KB)
Метаданные
19. Рис. 18. Зависимость «масса-размер» для ГМО (красные точки из работ [61, 62, 63]) и ОЗО (зеленые кружки [59], фиолетовый параллелограмм [58], область внутри голубого треугольника взята из работы [64]). Синие кружки — одиночные ОЗО из нашего каталога [19] с ; черные кружки — ОЗО в NGC 3963 и NGC 7292. Черная сплошная линия — зависимость для молодых массивных звездных скоплений согласно работе [59]; черная пунктирная линия — зависимость для ГМО согласно работам [61, 59].

Скачать (186KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024