Эволюция галактик

Галактики вокруг нас: итоги
дальнего пути
Сильченко О.К.
ГАИШ МГУ
Типы галактик по Хабблу
Морфологическая смесь вблизи нас
• APM -- E:S0:(Sp+Irr)=0.13 : 0.20 : 0.67
• Зависимость от плотности окружения:
галактики поздних типов преобладают в
разреженном окружении (“поле”), в
близких скоплениях 50%-60% S0 и
20%-30% E-галактик
Эллиптические галактики
• Разделение на 2 класса – яркие и
слабые (граница по MB=-20.5)
• Яркие: ящикообразные изофоты,
слабое вращение, анизотропное
распределение дисперсии скоростей;
• Слабые: изотропные сфероиды,
поддерживаются вращением,
внутренние (погруженные) диски.
Эллиптические галактики
- Корреляция
масса-металличность:
Наблюдательные проявления: MB~U-V, Mg2~s
- Зависимость Фабер-Джексон:
L~s4
- Соотношение Корменди:
Re~Ie-0.8
- Фундаментальная плоскость:
Re~s1.4 Ie-0.8
Эллиптические галактики:
Фундаментальная плоскость сначала
Djorgovski & Davis 1987
Эллиптические галактики:
Фундаментальная плоскость сегодня (SDSS)
Bernardi et al. 2003
Эллиптические галактики:
Фундаментальная плоскость
Bender et al. 1992
Эллиптические галактики:
Фундаментальная плоскость
Bender et al. 1992
Изолированные эллиптические галактики:
Фундаментальная плоскость
Reda et al. 2005
Изолированные эллиптические галактики:
соотношение цвет-светимость
Reda et al. 2005
Эллиптические галактики:
переобогащение звезд магнием в 2-3 раза
Lee & Worthey 2005
Worthey et al. 1992
Близкие эллиптические галактики в
разном окружении: металличность и
возраст versus масса
Howell 2005
Эллиптические галактики: медленное
вращение
Kormendy & Kennicutt 2003
Спиральные галактики
• Экспоненциальные диски
• Плоские кривые вращения; вращение
быстрое, осесимметричное (дисковое),
как правило, согласуется с соделью
максимального диска
• Соотношение Талли-Фишера:
LB~Vrot2.7, LK~Vrot4
Профили поверхностной
яркости
• Закон Серсика: m(r)=m0+bn(r/re)1/n,
где bn=0.8682n-0.1405
-Закон де Вокулера: n=4
-Экспоненциальные диски: n=1
- Балджи: n 1 от 4, максимум на 2,
корреляция со светимостью
Профили поверхностной яркости:
примеры
Graham 2001
Профили поверхностной яркости:
корреляции
Graham 2001
Профили поверхностной яркости:
корреляции
Graham 2001
Спиральные галактики:
соотношение Tully-Fisher
Tully 2000
Спиральные галактики:
соотношение Tully-Fisher
Pierce & Tully 1992
Tully 2000
Спиральные галактики:
соотношение Tully-Fisher
Tully 2000
Химическая эволюция спиральных и
неправильных галактик
Химическая эволюция спиральных и
неправильных галактик
• Простая (замкнутая) модель химической эволюции:
Z=y ln(1/m)
Секулярная эволюция
Kormendy & Kennicutt 2004
Механизмы динамической
эволюции
• Внутренние неустойчивости холодных
звездных дисков (“секулярная
эволюция”)
• Внешние приливные взаимодействия
• “Большие мержеры” –
бездиссипативные и диссипативные
• “Малые мержеры”
Эллиптические галактики: происхождение
“большим мержером”
• Большой мержер: 2
звездных диска с
отношением масс
1:1
• Большой мержер: 2
звездных диска с
отношением масс
1:3
Асимметрия LOSVD
Коэффициент h3 коррелирует
со скоростью
Коэффициент h3
антикоррелирует со
скоростью
Формирование эллиптических галактик: но кинематика
требует диссипации и образования околоядерных дисков
Naab & Burkert, 2001
Происхождение линзовидных галактик
Происхождение и эволюция линзовидных
галактик в скоплениях
Fasano et al.,
2000
Средний возраст звезд в ядрах близких
линзовидных галактик
Sil’chenko 2006
Секулярная эволюция спиральных
галактик с барами: ядерные кольца SF
Коллекция HST
Секулярная эволюция спиральных
галактик с барами: пример M100
Allard et al. 2006
Эффективность звездообразования
в центральных кольцах очень высока
• Kormendy & Kennicutt (2004):
-В кольцах эффективность SFR 10%-50%
за 108 лет и характерное время
сжигания газа 0.2-1 млрд лет
-В глобальных дисках спиральных
галактик средняя эффективность
звездообразования 5% за 108 лет и
среднее характерное время сжигания
газа 2 млрд лет
Эффективность звездообразования в
центральных кольцах очень высока:
НО: существует и много звездных
ядер=скоплений
Boker et al. (2002), HST: звездные
ядра есть у 75% галактик поздних
типов
Carollo et al. (2002), HST: звездные
ядра есть у
- 30% S0-Sa
- 59% Sab-Sb
- 77% Sbc-Sm
Статистика ядерных звездных скоплений:
возраст вспышек звездообразования
Sarzi et al. 2005
Статистика ядерных звездных скоплений:
масса и возраст ядра vs масса балджа
Rossa et al. 2006
Короткое резюме: каков продукт
эволюции галактик к моменту z=0
• Есть вириальные структурные соотношения:
фундаментальная плоскость для сфероидов и
соотношение TF для дисков;
• Есть зависимость темпов эволюции звездного
населения от массы галактики (“down-sizing”):
корреляции масса-возраст, масса-металличность,
масса-отношение магния к железу;
• Есть зависимость темпов эволюции от окружения;
• Существует разнообразие ядерных структур
(звездные компактные диски, компактные звездные
сверхскопления, газово/пылевые кольца и спирали…)
– вероятных продуктов секулярной эволюции