А.С.Расторгуев ГАИШ МГУ , отдел изучения Галактики и переменных звезд

1. А.С.Расторгуев ГАИШ МГУ, отдел изучения Галактики и переменных звезд Физфак МГУ, кафедра экспериментальной астрономии Роль астрометрических данных в звездной астрономии «Проблемы современной астрометрии» (Звенигород, 22-26 октября 2007 г.)

2. Астрометрические данные решают: • Проблему шкалы расстояний (π): • Калибровки «стандартных свечей» • Калибровки светимости звезд • Калибровки изохрон (звездные скопления) • Калибровки других вторичных методов • Задачи звездной кинематики: • Собственные движения звезд и скоплений • Поля пространственных скоростей • Вращение Галактики • Распределение масс в Галактике и Местной Группе

3. 2000-е годы: использование наследия HIPPARCOS / TYCHO-2 • система ICRS в оптике • «звезды-реперы» (~60 */кв. гр.) • методы ПЗС-астрометрии

4. Иерархия методов определения расстояний Грав. линзирование Эффект Зельдовича-Сюняева SN Ia Tulli – Fisher relations GCLF Ceph ! RR MS Fit GAIA πtr 1 Гпк 1 Кпк 1 Мпк 1 пк

5. Калибровки: диаграмма ГР для звезд HIPPARCOS с σπ/ π < 0.1

6. «Парциальная» функция светимости – калибровка светимости для звезд ГП разных спектральных классов; хорошее приближение – нормальный закон вида: Звезды ГП; полоса V M0σSp Параметры нормального закона для звезд ГП разных спектральных классов (Houk et al., The Properties of Main- Sequence Stars from HIPPARCOS Data, Proceedings of the ESA Symposium `Hipparcos - Venice '97', p. 279-282, 1997) σSp ~ 0.3 – 0.5m

7. Гауссово приближение длясветимостей звезд ГП разныхспектральных классов(Houk et al., 1997) Реально ли уменьшить дисперсию? – Эффекты различия возраста и хим. состава.

8. Калибровки светимостей и возрастов для звезд GK разных классов светимости Red Clump Giants

9. Калибровки: расстояния близких рассеянных скоплений (для метода наложения изохрон – MS Fitting) Гиады: d ~ 46 ± 1 пк

10. Обнаружены систематические различия положения ГП между близкими скоплениями (до 0.5m у Плеяд), не объясняющиеся различиями [Fe/H]: • Вариации содержания гелия? Z Y 0.020 0.18 0.020 0.23 0.020 0.28 0.020 0.33 0.015 0.38 0.015 0.43 (Z,Y) = (0.018, 0.28) - Солнце

11. Калибровки: расстояния 30 близких субкарликов (метод наложения изохрон для шаровых скоплений и звезд гало) • Светимость - металличность • ZAHB: начальная горизонтальная ветвь ШЗС

12. Пример: использование калибровки светимостей субкарликов для уточнения расстояния ШЗС разной металличности [Fe/H] растет

13. Построение шкалы расстояний:цефеиды как «стандартные свечи» Связующее звено между Галактикой и Вселенной

14. Главные проблемы: Наклон зависимости <MV>I - log P Нуль-пункт зависимости <MV>I - log P Наклон по цефеидам LMC, SMC? – различия [Fe/H]! По цефеидам – членам РЗС (многоцветные зависимости в BVRCRICIJHK, 0.44 – 2.2 mμ,1996) По параллаксам HIPPARCOS (~270 цефеид Галактики, в основном далекие, 1998) Цефеиды как «стандартные свечи» LMC Видимые зв. величины цефеид LMC

15. Сравнение фотометрических (<MV> – lg P) и тригонометрических (HIPPARCOS) параллаксов цефеид: • Все – далекие! • Цефеидная шкала расстояний: проблема еще открыта… Плохая корреляция! Мода пульсаций? αUMi

16. Астрометрия и звездная кинематика • Собственные движения – главный источник кинематических данных • Преимущества: несмещенность кинематических оценок (по сравнению с лучевыми скоростями) • Недостатки: ошибки тангенциальных скоростей растут с расстоянием • Метод решения – максимального правдоподобия

17. J.Binney et al. (1997) • Выборка близких звезд ГП с МК-класси-фикацией и μ из HIPPARCOS

18. 1)«Разогрев» звездного диска 2)Отставание центроидов от LSR

19. Шкала диска: HR~2.7 – 3 кпк – из кинематики! S2 1500 (км/с)2 VLSR !!!

20. Кинематика диска и кривая вращения Галактики Данные: ~240 цефеид и 120 РЗС с пространственными скоростями (лучевые скорости + собственные движения – HIPPARCOS) • Кинематическая модель: • Дифференциальное вращение • Эллипсоидальное распределение остаточных скоростей • Движение Солнца относительно выборки • Некруговые движения (линейная волна плотности) «Двойная волна» в лучевых скоростях и собственных движениях

21. Кривая вращения по молодым объектам Рассеяние из-за фактора 1/|sin l|

22. Функция правдоподобия • ΔV– разность наблюдаемой и модельной скорости • Матрица ковариацииLвключает: • -- ошибки наблюдений • -- «космическую» дисперсию • -- ошибки модели, вызванные ошибками расстояний; • {Ai} – вектор параметров: • - кривая вращения и движение Солнца • - параметры спирального узора • - форма эллипсоида скоростей

23. Кинематические параметры молодых подсистем диска • Вращение: • (ω0ω0'ω0") ≈ (27.5±0.5, –4.5±0.15, 1.2±0.1) • Оси эллипсоида скоростей: • (σUσV σw)≈ (14±1, 9±0.5, 7±0.5) км/с • Движение Солнца: • (U0 V0 W0) ≈ (10±1, 12±1, 7±1) км/с • Параметры 2х-рукавного спирального узора: • Возмущения: fR≈ 7±2 км/с, fΘ≈ –2±1.5 км/с • Углы: i ≈ -6±0.7°, χ ≈ -85±15°

24. 1997 – 2011 (скорее, 2014?): • после HIPPARCOS • в ожидании GAIA и SIM … но астрометристы и звездники не спят! Вот что было сделано по далеким звездам за последние годы на основе астрометрических данных:

25. Движение шаровых скоплений • Alle et al. (2007) • PM – по данным SPM (разность эпох 1970 – 1990-е) • Влияние бара Галактики (справа)

27. Цикл работ Dinescu et al. (1997-2003) по южным скоплениям (SPM и его ПЗС-продолжение) • Пример: тангенциальные и пространственные скорости некоторых шаровых скоплений балджа Галактики • Малые ошибки!

28. Milone et al. (2006) – NGC 6397 • PM: HST (WFPC2) – по отношению к 33 галактикам • VR: VLT (FLAMES) Орбита для разных значений расстояния в трехком- понентной модели

29. Внутренние движения в шаровых скоплениях , 2003-2004 • NGC 6121 = M4: • Данные: HST (WFPC + ASC) • Интервал времени – 2-5 лет • Дисперсия σμ≈0.5mas/year

30. Выделение членов скопления М4 по собственным движениям HST: • Определено движение звезд балджа и скопления относительно квазара • Ω0 = 27.6±1.7 км/с/кпк

31. King et al. (2002) • HST (WFPC2) • Распределение собственных движений (сплошная) • Распределение ошибок (пунктир) • Сравнение с VRвыявило анизотропию скоростей NGC 104 = 47 Tuc

32. Andersen & King (2003) – вращение 47 Tuc • PM: относительно звезд SMC • VROT ~ 5.7 км/с на расстоянии от центра 7.5 пк

33. McLaughlin et al. (2006) • 1995 - 2002 Качество решения Центральная область 47 Tuc (HST WFPC2) Вверху – пример изменения координат для одной звезды Справа – профиль дисперсии скоростей в ядре скопления

34. Drukier et al. (2003): NGC 6752(d~4 кпк) Тангенциальный компонент • HST WFPC • 1994 – 1999 • Анизотропия • Прямой выход на модели шаровых скоплений (не Кинг!) Радиальный компонент

35. Фундаментальная работа по применению ПЗС-камер широкого поля в астрометрических исследованиях • Одна из задач: выделение членов скоплений: векторные диаграммы

36. Измерение собственных движений близких галактик (в Местной Группе) – уже не мечта, а реальность

37. Kallivayalil et al. (2006-2007), Besla et al. (2007) • Динамика LMC, SMC и Магелланова потока по собственным движениям и лучевым скоростям • Наблюдения: HST Advanced Camera for Surveys • Привязка: к квазарам в полях галактик (21 – в LMC, 6– в SMC) • Разность эпох: 2 года (!) • PM исправлены за эффекты проекции и вращения LMC

38. LMC Квазары

39. SMC 47 Tuc Квазары

40. VTAN > 220 км/с, VRAD > 0 LMC и SMC недавно прошли через перицентры галактических орбит • VTAN близка ко II космической скорости MW (?) • Относительная скорость 105±42 км/с близка ко II космической скорости LMC

41. Образуют ли Магеллановы Облака гравитационно-связанную систему? • Одна из связанных орбит Облаков в изотермическом потенциале Галактики с учетом динамического трения (9 Gyr) • Но: в пределах ошибок μнамного больше несвязанных решений

42. Начальные условия и устойчивость: Черный: гравитационная cвязанность на интервалахвремени ΔT< 1 Gyr Зеленый:ΔT~1 – 5 Gyr Красный:ΔT> 5 Gyr SMC Диаграммы μN - μW LMC

43. «Старые» и новая орбиты LMC в изотермической Галактике (ΛCDM, MMW ~ 1012 MO) Период больше, апогалактий дальше • «Веер» орбит: влияние ошибок μ

44. L/SMC не связаны с Магеллановым (газовым) потоком Скорости L/SMC и Магелланова Потока 

45. Выполняется программа измерения собственных движений в карликовых эллиптических галактикахс HST (WFPC2 + ACS): Car, For, Scl, UMi) (Prior, Olszewski, Monet, Piatek et al.) • Основная цель – ограничения на потенциал и массу Галактики V II (MW) ~ 550 км/с на 50 кпк

46. VLBI наблюдения H2O мазеров в М33 и IC 10 • Точность PM: ~ 3-6 μas/year • MM31 > 6.6∙1011 MO – 1.2 ∙1012 MOв зависимости от модели ArXiv: 0708.1704v1

47. Современные массовые обзоры собственных движений • Kuijken & Rich (ApJ 124, 2054,2002) • HST PC – WFPC2в 2-x полях балджа • ΔT~7 лет • εμ≈ 0.7 mas/y, ~ 36000 звезд (l=1.13°, b=-3.77°) (l=1.25°, b=-2.65°)

48. Функции светимости для диска и балджа  1) Кинематическое разделение звезд балджа и диска 2) Обнаружено вращение балджа: (относительное лучевое «расстояние»)

49. Rattenbury et al. (MNRAS 378, 1165,2007) • 45 полей OGLE-II • ~ 578000 звезд • σμ(l,b)- точн.~2% (~ км/с) GC Red Clump Giants («красное сгущение»)

50. σμ(b) σμ(l) • Кинематическая модель: вращение бара + анизотропия скоростей в балдже σμ(l) σμ(b) l b