Структура и эволюция галактик по наблюдениям их внутренней кинематики

Актуальность темы

.

Внегалактическая астрономия — один из наиболее бурно развивающихся разделов современной астрофизики. За последние 10−15 лет наши представления о галактиках, их структуре и эволюции претерпели заметные изменения, что связано, прежде всего, с получением огромного количества новых наблюдательных данных и развитием методик их анализа. Прогресс в изучении объектов на больших красных смещениях сопровождается успехами в изучении близких галактик. Здесь приходится отказываться от многих привычных представлений. Например, оказалось, что профиль распределения яркости в дисках заметного числа галактик отличается от классического экспоненциального закона, здесь следует говорить о многоярусных дисках, сложная структура которых обусловлена взаимодействиями и поглощением спутников (Erwin et al., 2005). В современную эпоху продолжается медленная («секулярная») перестройка структурных компонент галактик, как под действием внешних факторов, так и под воздействием внутренних коллективных процессов. Формируются и исчезают перемычки-бары, перестраивается распределение массы в центральной области, образуются кольца звездообразования и «псевдо-балджи» (Kormendy & Kennicutt. 2004). Внимательный взгляд показывает, что галактики — значительно более сложные объекты, нежели представлялось ранее. Это открытые системы, активно взаимодействующие с окружением. И если на ранних этапах образования галактик (z — 1 — 5) основную роль играли «большие слияния» объектов с примерно эквивалентными массами, то в современную эпоху, соответствующую красным смещениям г < 0.4, доминирующую роль играют «малые слияния» — захват карликовых компаньонов (Lopez-Sanjuan et al., 2011). Все больше косвенных указаний на то, что для объяснения многих аспектов эволюции галактик требуется учет аккреция газа из межгалактической среды (Kauffmann et al., 2010).

С другой стороны, процессы, происходящие в галактиках, тоже влияют на их окружение. Фотоионизационное излучение ОВ-звезд, кинетическая энергия звездных ветров и взрывов сверхновых нагревают газ, формируют как упорядоченные, так и хаотические истечения. Часть газа покидает галактику и либо рассеивается в межгалактическом пространстве, либо, охлаждаясь, возвращается обратно и вновь принимает участие в звездообразовании. К еще более масштабным эффектам приводит работа аккреционной машины активного ядра, особенно когда речь идет о центральных галактиках скоплений (Churazov et al., 2002). Учет такого взаимовлияния (feedback) оказывается критически необходимым в численных расчетах, посвященных как космологической эволюции в целом, так и объяснению параметров отдельных галактик (Hopkins et al., 2012).

Таким образом, наблюдательное изучение морфологии и кинематики галактик является важной и актуальной задачей. Эти исследования важны как потому, что позволяют обнаруживать какие-либо новые эффекты и структуры, так и потому, что для понимания процессов галактической эволюции требуется детальное сравнение наблюдений с результатами численных расчетов в рамках тех или иных моделей. С точки зрения подхода к наблюдениям в современной внегалактической астрономии выделяются два направления. Беспрецедентные объемы данных, представленных в архивах цифровых обзоров неба, позволяют сравнивать общие свойства галактик, сводя их к ограниченному количеству интегральных параметров: цвет, светимость, металличность, средняя дисперсия скоростей, масса звезд и газа и т. п. Здесь скрадываются индивидуальные различия, но за счет статистики большого количества объектов удается обнаруживать интересные закономерности и сравнивать их с модельными предсказаниями. Другой подход подразумевает детальное изучение отдельных галактик, сбор максимально возможной информации о двумерном распределении параметров в картинной плоскости: поверхностной яркости в широких фильтрах и узких линиях, лучевой скорости (поле скоростей), дисперсии скоростей и т. д. Сложность этого подхода состоит в необходимости одновременного анализа разнообразного наблюдательного материала и разработке моделей, адекватно описывающих все наблюдаемые характеристики. Тем не менее, детальное изучение небольших выборок галактик позволяет обнаруживать новые, иногда неожиданные, эффекты, требующие объяснения в рамках расчетов эволюции галактик на космологических шкалах. Именно этот подход реализован в данной диссертации, большая часть которой основана на наблюдениях, выполненных на 6-м телескопе БТА CAO РАН.

Цель работы.

Основной целью данной диссертации является детальное изучение движений ионизованного газа и звезд в близких галактиках для решения вопроса о влиянии окружения (карликовых спутников, облаков межгалактического газа и т. д.) на возникновение и эволюцию различных структур как в самих галактических дисках, так и за их пределами. С другой стороны, предполагается рассмотреть различные наблюдательные свидетельства воздействия процессов текущего звездообразования на межзвездную среду галактик с целью понять причины возникновения в ней высокоскоростных турбулентных движений. Для решения этих задач необходимо получить и проанализировать обширный наблюдательный материал по спектроскопии газовой и звездной подсистем близких галактик.

Научная новизна работы.

1. Разработанная диссертантом методика обработки и анализа данных наблюдений со сканирующим интерферометром Фабри-Перо позволила «поставить на конвейер» измерения дисперсии скоростей ионизованного газа в дисках галактик. В результате удалось изучить особенности распределения турбулентных скоростей в 22 близких карликовых галактиках, при том, что ранее такой наблюдательный материал был представлен менее чем для десятка объектов.

2. В трех галактиках раннего типа открыты глобальные газовые диски, вращающиеся в противоположном направлении относительно звезд. Показано, что ионизация газа в этих дисках часто обусловлена ударными волнами, возникающими в результате падения богатых газом спутников.

3. Обнаружено расширение колец звездообразования в галактике Агр 10. Это вторая столкновительно-кольцевая система (после галактики VV 784), в которой напрямую измерена скорость кольцевой волны плотности .

4. На примере Mrk 334 впервые продемонстрирован эффект возмущения газового диска в результате пролета сквозь него карликового спутника: понижение плотности газа, аномальная ионизация, возмущение поля скоростей.

5. Открыты внешние полярные кольца в семи галактиках, детально исследована кинематика ионизованного газа в полярных кольцах галактик Агр 212 и SPRC-7. Составлен новый каталог кандидатов в галактики с полярными кольцами, в три раза увеличивший известное число таких объектов.

6. Впервые изучена кинематика газового и звездного компонентов в уникальной кольцевой галактике — Объекте Хога. Приведены аргументы в пользу того, что объект образовался в результате холодной аккреции газа из филаментов межгалактической среды.

7. Обнаружены околоядерные полярные диски в галактиках различных морфологических типов: Mrk 33, Mrk 370, NGC 3368, NGC 3599, NGC 3626, NGC 5850, NGC 7742. Составлен наиболее полный на ceгодняшний день список таких объектов, аргументировано существование прямой связи между наличием внутреннего полярного компонента и событием недавнего взаимодействия с компаньоном или поглощением карликовых спутников.

8. Продемонстрировано, что диагностические диаграммы 1 — сг, построенные в эмиссионных линиях ионизованного газа, могут с успехом использоваться для поиска разного рода компактных туманностей в близких галактиках. Предложена интерпретация наблюдаемого в карликовых галактиках распределения точек на этих диаграммах, существенно дополняющая предыдущие работы по этой теме.

Научная и практическая ценность работы.

Представленная в диссертации методика обработки и анализа данных, получаемых со сканирующим интерферометром Фабри-Перо, с успехом применяется как в С АО РАН, так и в других астрономических учреждениях (ГАИШ МГУ, СПбГУ, Ruhr-University Bochum).

Результаты детального изучения кинематики галактик с противовра-щающимися дисками, столкновительных кольцевых систем, галактик с полярными кольцами, могут использоваться (и уже используются) для численного моделирования таких объектов. Это позволяет не только лучше понять процесс взаимодействия галактик, но и наложить пределы на массу и даже форму темного гало, что важно для понимания роли темной материи в эволюции галактик.

Дальнейшее изучение объектов из нового каталога галактик с полярными кольцами (SPRC) позволит лучше понять происхождение таких структур, оценить их стабильность, а также проверить гипотезу о том, что часть массивных полярных колец образовалось в результате холодной аккреции из филаментов межгалактической среды. Наблюдения галактик из SPRC уже проводятся как на 6-м телескопе С АО РАН, так и в других обсерваториях (IRAM).

Наблюдаемые параметры структуры, кинематики и звездного населения Объекта Хога накладывают жесткие условия на возможность формирования таких галактик либо в результате холодной аккреции газа, либо в процессе слияния галактик.

Приведенные в диссертации характеристики внутренних полярных структур могут использоваться для сравнения численных моделей взаимодействия галактик с наблюдениями.

Полученные в диссертации параметры хаотических движений ионизованного газа в карликовых галактиках, являются важным исходным материалом для сравнения с расчетами воздействия молодых звездных группировок на газовую среду галактик. То же относится к наблюдаемым характеристикам выбросов газа над плоскостью диска, обнаруженных диссертантом в ряде спиральных галактик.

Основные результаты, выносимые на защиту.

1. Методика наблюдения и анализа данных, позволяющая с помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо картировать распределение дисперсии скоростей ионизованного газа в галактиках и эмиссионных туманностях.

2. Обнаружение противовращающихся компонент в ряде галактик ранних типов: околоядерных газовых и звездных дисков в NGC 1316 и NGC 3945, крупномасштабных газовых дисков в NGC 2551, NGC 5631 и NGC 7742. Вывод об ударной ионизации газа в случаях, когда плоскость вращения газового компонента наклонена под небольшим углом к звездному диску. Вывод об образовании противовращающихся компонент этих галактик в результате захвата богатых газом спутников. Обнаружение наблюдательных свидетельств в пользу идеи генерации резонансных колец звездообразования в ходе такого взаимодействия.

3. Результаты наблюдательного изучения галактик, испытавших лобовое столкновение с массивным компаньоном. Обнаружение расширения и вертикальных движений в кольцах пекулярной галактики Агр 10, доказательства того, что кольцевые волны в диске являются результатом центрального столкновения со спутником, определение параметров столкновения. Наблюдательные аргументы, показывающие, что область аномальной ионизации в галактике Mrk 334 является местом недавнего столкновения с ядром разрушенной галактики-спутника.

4. Результаты детального изучения кинематики газа в галактиках с внешними полярными или сильно наклоненными подсистемами: в Агр 212 обнаружен внешний газовый диск со сложной геометрией, а в SPRC-7 гигантский звездно-газовый полярный диск. Новый каталог галактики с полярными кольцами, позволивший в несколько раз увеличить число надежных кандидатов в такие объекты. На основании наблюдений на 6-м телескопе CAO РАН подтверждено существование внешних полярных колец в пяти галактиках каталога.

5. Результаты изучения морфологии и кинематики уникальной кольцевой галактики — Объекта Хога. Объяснение пекулярной структуры этой галактики холодной аккрецией газа из межгалактической среды на прародительницу — эллиптическую галактику.

6. Обнаружение околоядерных газовых и звездно-газовых полярных и наклонных дисков в ряде галактик как ранних, так и поздних морфологических типов. Результаты статистического изучения наблюдаемых характеристик внутренних полярных структур. Наблюдательные аргументы в пользу их внешнего происхождения в результате поглощения галактик-спутников.

7. Результаты анализа внутренней кинематики ионизованного газа в ряде карликовых галактик Местного Объема. Определение характеристик различных структур, образованных в результате воздействия молодых звездных группировок на межзвездную среду: гигантских расширяющихся оболочек в карликовых галактиках, биполярной туманности в 1С 1613. возможного остатка Гиперновой в 1С 10, галактического ветра в NGC 4460. Обнаружение высокоскоростных движений ионизованного газа вокруг областей звездообразования ряда близких спиральных галактик. Объяснение наблюдаемого распределения дисперсии скоростей ионизованного газа в карликовых галактиках наличием у областей НИ корон возмущенного газа низкой плотности с высокими турбулентными скоростями.

Достоверность представленных результатов.

Достоверность результатов обусловлена применением хорошо отработанных и зарекомендовавших себя методик обработки и анализа наблюдательных данныхполученные результаты физически непротиворечивы и удовлетворительно согласуются с теоретическими модельными расчетами. Важным свидетельством достоверности полученных в диссертации результатов является их апробация на национальных и международных симпозиумах и конференциях, а также обсуждение этих результатов со специалистами в данной области и публикация основных положений в ведущих астрофизических журналах.

Апробация результатов.

Основные результаты диссертации лично докладывались диссертантом на семинарах и конкурсах научных работ CAO РАН, семинарах ГАИШ МГУ, ИКИ РАН, ИНАСАН, университета г. Падуи (Италия), Канарского института астрофизики (Испания), Южной европейской обсерватории (Чили), Рурского университета г. Вохума (Германия), а также на следующих 11 всероссийских и 20 международных конференциях (в том числе, в форме приглашенных докладов и лекций):

Galactic dynamics", JENAM-2003, (Будапешт, 2003) — Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2004, (Москва, 2004) — «The life of galaxies» ,.

JENAM-2004, (Гранада. 2004) — «5th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics», (Вршац, 2005) — «Science Perspectives for 3D Spectroscopy», (Гаршинг, 2005) — XVII Canary islands winter school of astrophysics «3D spectroscopy», (Пуэрто-Круз, 2005) — Всероссийская конференция «Астрономия 2006: традиции, настоящее и будущее», (С.-Петербург, 2006) — Симпозиум IAU 235 «Galaxy Evolution Across the Hubble Time», (Прага, 2006) — «Актуальные проблемы внегалактической астрономии», (Пущино, 2007) — «Cosmic Physics», (Н. Архыз, 2007) — «6th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics», (Сремски Карловцы, 2007) — «Dynamics of Galaxies», (Пулково, 2007): «Formation and Evolution of Galaxy Disks», (Рим, 2007): «Актуальные проблемы внегалактической астрономии», (Пущино, 2008) — «Gas and Stars in Galaxies — A Multi-Wavelength 3D Perspective», (Гаршинг, 2008) — «Tumbling, Twisting, and Winding Galaxies: Pattern Speeds along the Hubble Sequence», (Падуя, 2008) — «Актуальные проблемы внегалактической астрономии», (Пущино, 2009) — «7th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics», (Зренианин, 2009) — «Nearby Dwarf Galaxies», (H. Архыз, 2009) — «Hunting for the Dark: The Hidden Side of Galaxy Formation», (Мальта. 2009): «Физика Космоса», (Екатеринбург, 2009) — «Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра — 2009» (Москва, 2009) — Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2010, (Н. Архыз, 2010) — «Dynamics and evolution of disc galaxies», (Пущино, 2010) — «A Universe of Dwarf galaxies: observations, theories, simulations», (Лион, 2010) — «8th Serbian Conference on Spectral Line Shapes in Astrophysics», (Дивчибаре, 2011) — «Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра — 2010» (Москва, 2010) — «Minor merging as, а driver of galaxy evolution», EWASS — 2011, (С. -Петербург, 2011) — «Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра — 2011» (Москва, 2011) — «Актуальные проблемы внегалактической астрономии», (Пущино, 2012) — «European Week of Astronomy and Space Science — 2012», (Рим, 2012).

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения: содержит 78 рисунков, 8 таблиц. Список цитируемой литературы включает 370 наименований. Общий объем диссертации — 347 страниц. В конце каждой главы приводятся список полученных результатов и указание на основные статьи, в которых они были представлены.

Основные результаты главы 7.

Представлены результаты изучения турбулентных движений ионизованного газа в нескольких близких карликовых галактиках. Совместное использование диаграмм 'поверхностная яркость — дисперсия скоростей' (J — а) вместе с двумерными картами дисперсии лучевых скоростей позволило выявить ряд общих закономерностей, указывающих на связь величины хаотических движений газа с процессами текущего звездообразования:

• Наблюдается четкая связь между поверхностной яркостью в линии На и дисперсией лучевых скоростей: с уменьшением яркости растет разброс возможных значений а, максимальная дисперсия скоростей наблюдается в областях малой яркости, а минимальная, а — в центрах областей НИ.

• В пяти галактиках (DD053, DD0125, UGC 8508, UGCA 92 и VII Zw 403) выделены расширяющиеся оболочки ионизованного газа, размером 80 — 350 рс, являющиеся результатом коллективного действия звездных группировок на газовую среду галактик. Их кинематический возраст составляет 1−4 млн. лет, что указывает на связь с текущим звездообразованием.

• Показано, что диаграммы / — а могут быть полезны для поиска в близких галактиках остатков сверхновых или других компактных расширяющихся оболочек (туманности вокруг звезд WR и т. п.). Хорошей иллюстрацией и несомненным успехом методики является обнаружение уникальной звезды — кандидата LBV в галактике UGC 8508.

• Модель, ранее предложенная Munoz-Tunon et al. (1996) для объяснения вида диаграммы 1 — а отдельных комплексов звездообразования, требует существенного дополнения в случае карликовых галактик. Наиболее важным здесь является то, что основная часть областей с высокой дисперсией скоростей связана не с конкретными расширяющимися оболочками, а принадлежит диффузному фону низкой яркости, окружающему комплексы звездообразования. Это поведение наблюдаемых распределений, а мы объясняем наличием у гигантских областей НИ корон возмущенного газа низкой плотности с высокими турбулентными скоростями. Такое объяснение согласуется с современными представлениями о турбулентности в межзвездной среде.

Основные публикации, представляющие результаты этой главы:

• Martinez-Delgado I., Tenorio-Tagle G., Munoz-Tunon С., Moiseev A.V., Cairos L.M., «3D spectroscopy of Blue Compact Galaxies. Diagnostic Diagrams», 2007, Astronomical Journal, v. 133, p. 2892 — первые диаграммы I — а для карликовых галактик.

• Moiseev A. V., Pustilnik S. A., Kniazev A. Y., «Study of very metal-poor galaxies: ionized gas kinematics of nine objects», 2010, MNRAS, v. 405, p. 2453 — первое массовое картирование дисперсии скоростей ионизованного газа в выборке карликовых галактик.

• Moiseev A.V., Lozinskaya Т.A., «Ionized gas velocity dispersion in the nearby dwarf galaxies: looking on super-sonic turbulent motions», 2012, MNRAS, v. 423, p. 1831.

Заключение

.

Срок жизни истиндвадцать — тридцать лет, -Предельный возраст водовозной клячи. Мы ищем лишь удобства вычислений,.

А в сущности, не знаем ничего." .

М.А. Волошин).

Как уже отмечалось во Введении, поток новых наблюдательных данных приводит к тому, что многие устоявшиеся представления о физике галактик меняются буквально у нас на глазах. Поэтому вполне закономерно то, что наблюдательные результаты, представленные в данной диссертации, не всегда однозначны, их подробная теоретическая интерпретация еще впереди. Автору приятно отметить, что по ряду направлений эта работа уже идет. На основе наших наблюдений, Н. Я. Сотникова и В. П. Решетников в СПбГУ разрабатывают новые динамические модели галактики Malin 1. Совместно с коллегами из ИНАСАН (С.А. Хоперсков) и ВолГУ (A.B. Хоперсков) получены первые результаты по численному моделированию новых полярных колец из списков SPRC, наблюдавшихся на 6-м телескопе CAO РАН. F. Combes (Observatoire de Paris) провела первые наблюдения галактик нашего каталога в линиях молекулярного водорода, a I. Finkelman (Tel Aviv University) с коллегами используют каталог SPRC для изучения влияния окружения на формирование ГПК. По нашей заявке на радиоинтерферометре WSRT построена карта распределения нейтрального водорода в Объекте Хога, анализ этих данных еще только начинается. Изучение распределения дисперсии скоростей ионизованного газа в полусотне карликовых галактик, наблюдавшихся на БТА со сканирующим ИФП, подтверждает наше предположение о том, что темп звездообразования определяет величину хаотических скоростей ионизованного газа в этих объектах.

Исследования продолжаются, новые выводы еще впереди. Тем не менее, перечислим еще раз основные результаты, полученные в данной работе:

1. Разработана методика наблюдения и анализа данных, позволяющая с помощью сканирующего интерферометра Фабри-Перо картировать распределение дисперсии скоростей ионизованного газа в галактиках и эмиссионных туманностях. Предложены алгоритмы, позволяющие существенно уменьшить влияние систематических ошибок на измеряемую дисперсию скоростей.

2. Описаны методы анализа полей скоростей ионизованного газа в галактиках, включая объекты с изогнутыми дисками.

3. Описана методика измерения параметров звездной кинематики — лучевых скоростей и дисперсии скоростей методом кросс-корреляций.

4. Предложен алгоритм анализа полей скоростей карликовых галактик, позволяющий корректно учитывать вклад, вносимый в наблюдаемое поле скоростей гигантскими расширяющимися оболочками.

5. Обнаружено противовращение области центрального килопарсека: газовый диск NGC 3945 (по наблюдениям на 6-м телескопе CAO РАН) и звездный диск в NGC 1316 (по данным 8.2-м телескопа VLT ESO). Этот феномен мы интерпретируем как результат относительно недавнего поглощения карликового спутника.

6. Показано, что весь ионизованный газ в дисках галактик NGC 2551 и NGC 5631 вращается в противоположном направлении относительно звездного компонента. Приведены доказательства в пользу ударной ионизации газа в этих дисках. Аналогичная структура — компланарный со звездным противовращающийся газовый диск обнаружен в кольцевой галактике NGC 7742. Предложен сценарий формирования кольца звездообразования в этой галактике в результате недавнего взаимодействия с компаньоном или захвата спутника.

7. Показано, что в NGC 7743 весь ионизованный газ располагается в диске, значительно наклоненном к звездному диску галактики. Угол наклона может составлять 34° или 77°, в зависимости от принятой взаимной ориентации дисков. Наиболее вероятной причиной формирования такого диска мы считаем аккрецию из богатого газом окружения галактики. Основной вклад в ионизацию газа вносят ударные волны, возникающие при пересечении звездного диска газовыми облаками на наклонных орбитах.

8. Выполнено исследование кольцевой столкновительной галактики Агр 10. Измерены скорости расширения колец звездообразования, построена самосогласованная модель галактики, объясняющая ее пекулярную структуру. Показано, что кольцевая структура сформировалась в результате нецентрального столкновения с массивным спутником 85 млн. лет назад. Обнаружен сам спутник.

9. Изучена кинематика звезд во внутренней части Malin 1 — уникальной галактики низкой поверхностной яркости, у которой обнаружен спутник (Malin 1В), взаимодействие с которым объясняет основные морфологические особенности центральной области Malin 1 — двухрукав-ную спиральную структуру, бар и внешнюю однорукавную спираль. А галактика SDSS J123708.91 + 142 253.2, скорее всего, ответственна за формирование протяженной оболочки низкой поверхностной яркости, возникшей вследствие лобового столкновения с Malin 1.

10. Выполнено детальное исследование структуры и кинематики сейфер-товской галактики Mrk 334. На глубоких изображениях обнаружены протяженные приливные структуры в виде петель и арок, наблюдаемых на расстояниях от 2 до 40 кпк от центра — результат недавнего взаимодействия с достаточно большим компаньоном (1/3 — 1/5 от массы основной галактики). В диске Mrk 334 найдена каверна, заполненная ионизованным газом низкой плотности. Мы интерпретируем эту область как место недавнего (около 12 млн. лет назад) пролета остатков разрушенного спутника через газовый диск основной галактики.

11. В Агр 212 обнаружены две кинематически различные подсистемы вращающегося газа — внутренний диск и внешние эмиссионные фи-ламенты. Вращение внешней подсистемы происходит в плоскости, находящейся под значительным углом к звездному диску, достигающим 50° на г ~ 6 кпк. Свидетельством взаимодействия между газом полярного кольца и внутреннего диска являются ударные фронты в центральных областях галактики. На больших расстояниях от центра ионизованный газ уже не обнаруживается, но мы предполагаем, что диск нейтрального водорода продолжает изгибаться и приближается к плоскости, полярной относительно внутреннего диска галактики. Наиболее вероятной причиной образования полярного кольца в Агр 212 является аккреция газа с UGC 12 549.

12. Подтверждена и изучена новая далекая галактика с полярным кольцом — SDSS J075234.33+292 049.8. Анализ поля скоростей ионизованного газа показал, что это гигантское (48 кпк диаметром) кольцо вращается под заметным углом (58 =Ь 10° или 73 ±11°) к плоскости центральной галактики. Измеренное отношение массы к светимости M/L ^ 20 указывает на значительный вклад темной материи в общую массу системы.

13. Представлено исследование морфологии и кинематики уникальной кольцевой галактики — объекта Хога. Предложено объяснение пекулярной структуры этой галактики холодной аккрецией газа из межгалактической среды на прародительницу — эллиптическую галактику.

14. Составлен новый каталог, существенно увеличивающий число известных кандидатов в галактики с полярными кольцами. На 6-м телескопе CAO РАН выполнены спектральные наблюдения 6 галактик из SPRC. В пяти галактиках подтверждено существование полярных колец, один объект оказался проекцией пары галактик. Вместе с имеющимися в литературе данными к кинематически-подтвержденным ГПК можно отнести уже 10 галактик из нашего каталога.

15. В результате наблюдений на 6-м телескопе CAO РАН обнаружены околоядерные газовые полярные или сильно наклоненные диски в ряде галактик как ранних, так и поздних морфологических типов: Mrk 33, Mrk 370, NGC 3368, NGC 3599, NGC 3626, NGC 5850, NGC 7468.

16. Составлен список галактик, во внутренних областях которых найдены полярные (или сильно наклоненные к основной галактической плоскости) диски и кольца. Показано, что такие структуры встречаются в галактиках всех морфологических типов — от Е до Irr. Радиус большинства из них не превышает 1.5 кпк. Возможно, что это ограничение связано со стабилизующей ролью балджа.

17. Внутренние полярные структуры одинаково часто встречаются как в галактиках с перемычками, так и без них. В тоже время, если галактика обладает баром (или трехосным балджем), то это приводит к стабилизации полярного диска так, что его ось вращения совпадает с большой осью бара.

18. Более чем у 2/3 рассмотренных галактик заметны те или иные следы недавнего взаимодействия, что указывает на важную роль внешнего окружения в формировании этих пекулярных структур в результате поглощения галактик-спутников или газовых облаков межзвездной среды.

19. Изучена кинематика гигантской биполярной туманности S3 вокруг звезды WO в галактике Местной Группы 1С 1613. Впервые удалось измерить скорость расширения обоих «пузырей», составляющих туманность (диаметром около 110 и 220 пк) и оценить возраст ионизованной структуры. Необычная морфология туманности и объясняется тем, что о том, что звезда сформировалась в плотной газовой стенке на краю суперкаверны HI, так что звездный ветер прорывался в двух направлениях из плотного слоя газа. Последующий анализ данных радионаблюдений галактики на телескопе VLA подтвердил это предположение.

20. Изучена система оболочек нейтрального и ионизованного газа, связанных с единственным комплексом современного звездообразования в IC1613. Исследована их кинематика, уточнены скорости расширения ионизованных оболочек. Показано что большинство малых (диаметром менее 300 пк) оболочек сформировалось под действием современного звездообразования, в то время как для объяснения гигантской каверны HI, размером более 1 кпк, требуется учёт последовательного воздействия на межзвездную нескольких поколений звездных группировок.

21. Исследована структура, кинематика и спектр свечения ионизованного газа в уникальной синхротронной сверхоболочке в карликовой галактике Местной Группы 1С 10. Показано, что вспышка Гиперновой является более правдоподобным механизмом образования этой сверхоболочки, чем принятая ранее модель вспышки десятка сверхновых.

22. Методами панорамной и длиннощелевой спектроскопии исследована яркая протяженная туманность в изолированной линзовидной галактике NGC 4460. Современное звездообразование здесь сосредоточено в компактной области диска радиусом около 1 кпк. Наблюдаемые параметры туманности объясняются выбросом ионизованного газа над плоскостью галактики, вызванным центральной вспышкой звездообразования. Характеристики галактического ветра в NGC 4460 (скорость истечения, кинетическая энергия газа) в несколько раз меньше, чем для ветра в галактике NGC 253, что объясняется заметно меньшим темпом звездообразования.

23. В северо-восточной стороне диска галактики NGC 1084 обнаружены две системы ионизованного газа. Первая связана с нормальным вращением в диске. Вторая — с движениями газа вокруг группы областей HII со скоростями ±(100 — 150) км/с по лучу зрения. Размер пекулярной области составляет около 3 кпк. Эти движения часто сопровождаются интенсивным высвечиванием в запрещенной линии [Nil] на фронтах ударных волн. Наиболее вероятная интерпретация состоит в том, что мы наблюдаем газ, выброшенный из диска в процессе звездообразования. Морфологически и кинематически схожие области обнаружены еще в четырех галактиках (1С 1525, NGC 1084, NGC 2964, NGC 3893, NGC 6643), что составляет треть выборки спиральных галактик, кинематика ионизованного газа в которых детально изучалась на 6-м телескопе CAO РАН.

24. Наблюдается четкая связь между поверхностной яркостью в линии Нои дисперсией лучевых скоростей: с уменьшением яркости растет разброс возможных значений а, максимальная дисперсия скоростей наблюдается в областях малой яркости, а минимальная, а — в центрах областей НИ.

25. В пяти галактиках (DD053, DD0125, UGC 8508, UGCA 92 и VII Zw 403) выделены расширяющиеся оболочки ионизованного газа, размером 80 — 350 рс, являющиеся результатом коллективного действия звездных группировок на газовую среду галактик. Их кинематический возраст составляет 1−4 млн. лет, что указывает на связь с текущим звездообразованием.

26. Показано, что диаграммы I — а могут быть полезны для поиска в близких галактиках остатков сверхновых или других компактных расширяющихся оболочек (туманности вокруг звезд WR и т. п.). Хорошей иллюстрацией и несомненным успехом методики является обнаружение уникальной звезды — кандидата LBV в галактике UGC 8508.

27. Модель, ранее предложенная Munoz-Tunon et al. (1996) для объяснения вида диаграммы I — а отдельных комплексов звездообразования, требует существенного дополнения в случае карликовых галактик. Наиболее важным здесь является то, что основная часть областей с высокой дисперсией скоростей связана не с конкретными расширяющимися оболочками, а принадлежит диффузному фону низкой яркости, окружающему комплексы звездообразования. Это поведение наблюдаемых распределений и мы объясняем наличием у гигантских областей HII корон возмущенного газа низкой плотности с высокими турбулентными скоростями. Такое объяснение согласуется с современными представлениями о турбулентности в межзвездной среде.

Благодарности.

Представленное исследование выполнялось с помощью аппаратуры, разработанной и созданной B. J1. Афанасьевым, ведущую роль которого в развитии методов наблюдений на 6-м телескопа CAO РАН невозможно переоценить. Я искренне благодарен Виктору Леонидовичу за опыт, приобретенный за годы совместной работы, и интерес проявленный к представленным в диссертации результатам. Подготовка диссертации было бы невозможно без постоянной поддержки и заботы со стороны моей супруги и соавтора A.A. Смирновой. Кроме большой помощи, оказанной Александриной во время работы над текстом диссертации, ей также принадлежит инициатива и ведущая роль в исследовании загадочной галактики Mrk 334. Ряд глав диссертации, а также множество вошедших в нее совместных статей являются результатом многолетнего и тесного взаимодействия с Т. А. Лозинской и O.K. Сильченко. Я очень рад, что наша совместная работа, начавшаяся еще во времена моего студенчества, не прерывается и по сей день, а лишь обогащается новыми идеями и проектами. Мне посчастливилось работать вместе с признанными специалистами в различных областях внегалактической астрономии и я очень надеюсь, что наше сотрудничество было и остается взаимно полезным. Это относится и к исследованию карликовых галактик вместе с И. Д. Караченцевым и С. А. Пустальником, и к изучению столкновительных кольцевых систем вместе с Д. В. Бизяевым и Э. В. Воробьевым, и к рассмотрению проблем галактик с полярными кольцами вместе с В. П. Решетниковым и Н. Я. Сотниковой, N. Brosch и I. Finkelman. Многие из вопросов, затронутых в диссертации, в разное время жарко обсуждались с A.B. Тихоновым, A.B. и С. А. Хоперсковыми, A.A. Клыпиным, F. Combes, Е. Iodice и L. Sparke. Совместный проект с Ю.В. Белет-ским по исследованию Fornax, А дал возможность ненадолго посетить обсерваторию ESO в Чили и этим серьезно повлиял на мои представления об организации астрономических исследований. Большую помощь в «доводке» окончательного текста диссертации мне оказали мои младшие коллеги и соавторы О. В. Егоров, И. Ю. Катков и К. И. Смирнова, за что я им искренне признателен. Огромному количеству ценных замечаний я обязан А. Ф. Валееву и JI.M. Фатыховой. Я благодарю всех своих друзей и коллег из CAO РАН, Бюраканской АО, ГАИШ МГУ, СПбГУ и других институтов и университетов, которые так или иначе помогали в выполнении данной работы. А особенно В.Р. Амирх-наняна и В. В. Мусцевого, всегда являвших мне пример искреннего и честного служения науке.

В процессе работы использовалась база внегалактических данных НА-СА/ИПАК (NED) управляемая Лабораторией реактивного движения Калифорнийского технологического института по контракту с Национальным Управлением Аэронавтики и Космонавтики (США), и база данных Hyperleda. В работе использовался наблюдательный материал, полученный на 6-м телескопе CAO РАН с финансовой поддержкой Министерства образования и науки РФ (контракты 16.518.11.7073 и 16.552.11.7028), данные Хаббловского космического телескопа H АС А/ЕС А, взятые из архива Института космического телескопа, управляемого Ассоциацией университетов для исследований в астрономии на основании контракта с HACA, а также данные проекта SDSS, поддержанного фондом Альфреда П. Слоана, институтами-участниками коллаборации SDSS, национальным научным обществом и Министерством энергетики США. В разные годы работа поддерживалась грантами Российского фонда фундаментальных исследований, грантом Президента Российской Федерации, программами Отделения общей физики и астрономии РАН, фондом некоммерческих программ «Династия» и федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (контракт 14.740.11.0800).

С уважением, Алексей Моисеев.