История звездообразования в разрушенных карликовых галактиках-спутниках в свете содержания альфа- элементов в их звёздах Владимир Марсаков Южный федеральный университет

Расширенное название: Восстановление истории звездообразования в уже разрушенных приливными силами нашей Галактики карликовых галактиках-спутниках по данным о химическом составе атмосфер ранее им принадлежавших звезд и в настоящее время находящихся в окрестностях Солнца

Результаты численного моделирования Эйбэди и др. (2003) показали, что орбиты достаточно массивных галактик-спутников постоянно уменьшаются в размерах и перемещаются в галактическую плоскость динамическим трением. Со временем такие галактики, приобретя очень эксцентричные орбиты практически параллельные галактическому диску, начинают интенсивно разрушаться приливными силами Галактики при каждом своем прохождении перигалактического расстояния, теряя звезды с четко детерминированными орбитальными энергиями и угловыми моментами. Поэтому, если наблюдатель находится между апогалактическим и перигалактическим радиусами такой орбиты, то приливный «хвост» от разрушаемой галактики будет наблюдаться в виде «движущейся группы» звезд с малыми вертикальными компонентами скоростей и широким, симметричным и часто двухвершинным распределением радиальных компонентов пространственных скоростей. Значит обломки таких разрушенных галактик-спутников мы можем наблюдать в том числе и в окрестности Солнца.

Возможность отследить скорость звездообразования в изолированной системе: чем меньше скорость з/о в галактике, тем меньше тяжелых элементов успеют «наварить» SNII, в итоге «излом» зависимости произойдет при меньшем значении [Fe/H].

заполненные

Открытые кружки – звезды движущейся группы «Арктура», предположительно попавшие в Галактику из распавшейся довольно массивной галактики-спутника. Наличие звезд внегалактического происхождения в подсистеме толстого диска Галактики

История звездообразования в родительской галактике шарового скопления ω Cen и звездного потока Центавра

NASA Web Site Statement

Характеристики шарового скопления ω Cen Расстояние от Солнца5.3. кпк Расстояние до центра Галактики6.4. кпк Масса 5·10 6 М Радиус ядра (r c )2.2 пк Приливный радиус (r h )88 пк (57') Величина центральной концентрации - C = lg (r h /r c )1.61 Центральная плотность (lg ρ 0 )3.37 Эллиптичность0.83 Апогалактический радиус орбиты8.4. кпк Перигалактический радиус орбиты1.2 кпк Максимальное удаление от галактич. плоскости1 кпк Эксцентриситет орбиты0.7

Аномалия формы ШС ω Cen Pancino et al. ApJ L Наименее металличное население (пунктирные изоденсы) демонстрирует хорошо известную эллиптичность восток-запад, тогда как богатое металлами население (рис. а) и промежуточной металличности (рис. б), наоборот – север-юг.

Зависимость лучевой скорости звёзд ШС ω Cen разной металличности от позиционного угла Norris et al. ApJ L

E.Nouola, K. Gebhardt, M. Bergmann. arXiv: v1[astro-ph] Черная дыра в центре ШС ω Cen

Численное моделирование динамических процессов, происходящих при взаимодействии галактики-спутника с диском и балджем нашей Галактики, показало, что захват ядра карликовой галактики на вытянутую ретроградную орбиту с малым апогалактическим радиусом вполне возможен, при этом галактика должна быть довольно массивной М ( Abadi et al., Astrophys. J. 591, 499, 2003; Tshuchiya et al., Astrophys. J. 589, L ). У звёздно-газовой системы с большой начальной массой можно предполагать длительную химическую эволюцию.

Функция металличности гигантов ШС ω Cen по данным фотометрии (N. Suntzeff, R. Kraft. AJ ) Звёзды металличного «хвоста» сильнее концентрируются к центру.

Собственные движения гигантов ШС ω Cen разной металличности Ferraro et al. ApJ L заявляют о наличии в скоплении трех выделенных групп звезд с металличностями [Fe/H] -1.6, -1.2 и < -0.5 и разными собственными движениями

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела ШС ω Cen J.Hughes et al (2004) - определили возрасты групп с [Fe/H] -1.6, -1.2 и < -0.5, которые оказались равными 15 3, 13 3 и млрд. лет, соответственно.

Два типа сценариев, используемых для объяснения свойств ШС ω Cen 1.Захват небольшого, богатого металлами шарового скопления ядром карликовой галактики еще до того, как последняя была захвачена нашей Галактикой (J.M. Lotz, R. Telford, H.C. Ferguson et al, Astrophys. J. 552, ). (Вопрос: как возникло такое скопление?) 2. Длительная химическая эволюция единой изолированной системы с тремя вспышками звездообразования (T. Tsujimoto, T. Shigeyama, Y. Yoshii, Astrophys. J. 519, L ).

E.Pancino еt al. ApJ L Диаграмма [α/Fe] – [Fe/H] ШС ω Cen

км/с и км/с

СВОДНЫЙ КАТАЛОГ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ СОДЕРЖАНИЙ АЛЬФА-ЭЛЕМЕНТОВ В ~2000 ЗВЁЗДАХ ПОЛЯ 4700 определений из 136 публикаций металличные [Fe/H] > -1.0малометалличные [Fe/H] < -1.0 Параметры атмосфер Содержания химических элементов T eff = 60 K T eff = 140 K lg g = 0.12 lg g = 0.24 [Fe/H] = 0.06 dex [Fe/H] = 0.09 dex [Mg/Fe`] = 0.07 dex [Mg/Fe`] = 0.10 dex [Si/Fe`] = 0.07 dex [Si/Fe] = 0.10 dex [Ca/Fe`] = 0.07 dex [Ca/Fe`] = 0.10 dex [Ti/Fe] = 0.15 dex Пространственные скорости (по данным Hipparcos) (U, V, W) 2 км/с Элементы галактических орбит На основе модели Галактики, состоящей из диска, балджа и массивного протяженного гало (Allen S, Santillan A. 1991) Относительные содержания всех величин получены в результате трехходовой итерационной процедуры с присвоением веса, как каждому первоисточнику, так и каждому индивидуальному определению. Предполагаемая полнота охвата первоисточников с объемом более 5 звезд на апрель 2009 г. более 90%.

Компилятивный каталог спектроскопических определений содержаний альфа-элементов в гигантах ШС ω Cen Для исследования химического состава шаровых скоплений был составлен компилятивный каталог, использующий все найденные опубликованные спектроскопические определения содержаний четырёх альфа-элементов (Mg, Si, Ca, Ti) и железа в звездах, доступных для такого рода наблюдений шаровых скоплений. Содержания четырех α-элементов и железа более чем для двухсот гигантов шарового скопления ω Cen опубликованы в 7 работах. Для каждой исследованной звезды параметры атмосфер и содержания химических элементов определены, как правило, лишь однократно, поэтому почти все приведенные в нашем окончательном списке данные являются исходными, т.е. не претерпевшими никакой коррекции. Внутреннюю точность определения относительных содержаний каждого альфа-элемента мы оценили равной 0.18, а средних значений относительных содержаний всех измеренных альфа-элементов

Функция металличности гигантов ШС ω Cen по данным спектроскопии

Функции металличности объектов ω Cen:

Генетически связанные звёзды Галактики, отобранные по критерию V ост < 240 км/с

Относительные содержания четырёх альфа-элементов в звёздах Галактики, потока и шарового скопления ωCen

Звёзды Галактики и объектов ω Cen: генетически связанные звёзды Галактики звёзды движущейся группы поля звёзды шарового скопления «аномальные» звёзды шарового скопления

Высокие начальные отношения [α/Fe] в этой, как известно, первоначально довольно массивной разрушенной галактике- спутнике, средние массы предшественниц SNe II были такими же, как в нашей Галактике, а низкие отношения [α/Fe] получились уже в довольно металличных более молодых ее звездах, рожденных после обогащения м/з среды в ней SNe Iа.

Показано: 1.зависимости [α/Fe] от [Fe/H] для звезд потока и шарового скопления Омега Центавра совпадают, что свидетельствует в пользу генетической связи этих объектов; 2.функции металличности потока и скопления демонстрируют одинаковый разброс, но положения максимумов распределений разнесены на [Fe/H] 0.5 ( при меньшей металличности у шарового скопления); 3.в шаровом скоплении ограниченная группа звезд с промежуточной металличностью ([Fe/H] -1.0) демонстрирует повышенные относительные содержания α -элементов.

Выводы: 1.Нисходящая ветвь зависимости [α/Fe] от [Fe/H] скопления ωCen образована молодыми богатыми металлами звездами родительской галактики. 2.Звезды шарового скопления ωCen в одноименном потоке отсутствуют – там только звезды родительской галактики. 3.Скорость звездообразования в карликовой галактике ωCen всегда была значительно ниже, чем в нашей Галактике, о чем свидетельствуют малая металличность «точки излома» на [Fe/H] -1.3 и быстрое падение отношения [α/Fe] в дальнейшем. 4.Для определения статуса звёзд ШС промежуточной металличности с аномально высокими относительными содержаниями α –элементов требуются дополнительные исследования.