Эволюция галактик от больших Z до современной эпохи

Эволюция галактик: от больших Z до современной эпохи В. П. Решетников (СПб. ГУ) - Проблемы исследования далеких галактик - Галактики при z~1 - Галактики при z>5 - Сценарии формирования и эволюции галактик

Типичная галактика с V~23 m и z~1 1970 е : фотогр. зв. вел. в 1 -2 фильтрах середина 1980 х: ПЗС фотом. , спектр низк. разреш. середина 1990 х: HST WFPC-2 изобр. ( морфология, фотом. структура), наземная фотом. от УФ до ИК конец 1990 х: динам. данные (кривые вращения, дисп. скоростей звезд) с 8 -10 м телескопами

Почему сложно изучать далекие галактики? 1. Космологическое ослабление яркости Наблюдаемая яркость: Для галактики на z=1 z=5 2. Δμ ~ 3 m Δμ ~ 8 m K-поправка

3. Деградация разрешения угловой размер галактики диаметром 10 кпк -> 4. Фотометрическая эволюция

Галактики на z~1 (~1/2 возраста Вселенной) 1. Морфология галактик Основа – наблюдения на HST HDF-N (1996): 5. 3 sq. arcmin, WFPC-2 в 4 фильтрах (2500 -9000 A), разрешение ~0. 1’’ (0. 8 кпк/1’’ при z=1) ~3000 галактик с B<29 m HDF-S (1998): аналогичен HDF-N Сейчас: набл. с ACS – GOODS, GEMS, HUDF и т. д. .

Основной вывод: с ростом Z растет доля of Irr/Pec/Int ~ (1+z)2 -4 При z~1 30 -40% галактик не вписываются в классификацию Хаббла

Галактики на z~1 (S) 2. Распределение яркости Радиальное распределение поверхностной яркости – ~1/3 дисковых галактик демонстрируют неэкспоненциальные звездные диски

Галактики на z~1 (S) Вертикальное распределение поверхностной яркости – звездные диски при z~1 являются более «толстыми» по сравнению с близкими галактиками (~1. 5 -2 раза) Вертикальные изгибы звездных дисков – практически все диски далеких галактик демонстрируют интегралообразные изгибы своих плоскостей

Галактики на z~1 (S) 3. Поверхностная яркость, размеры, цвета дифференциальная эволюция яркости (рост поверхностной яркости дисков маломассивных спиральных галактик с z), показателей цвета и умеренная эволюция размеров.

Галактики на z~1 (S) 4. Кривые вращения Эволюция светимости маломассивных галактик

Галактики на z~1 (S) 5. Металличность 6. Функция светимости рост пространственной плотности спиральных галактик поздних типов и галактик с активным звездообразованием

Галактики на z~1 7. Фундаментальная плоскость (E) 8. Зависимость от пространственного окружения Все крупномасштабные наблюдательные характеристики галактик меняются с z!

Галактики на z>5 (<0. 1 возраста Вселенной) Как их искать? 1. По особенностям распределения энергии в спектре

Галактики на z>5 2. По наличию мощной линии Ly-a 3. В окрестностях далеких скоплений (грав. линзирование) 4. Вблизи известных далеких галактик (скучивание) 5. Случайный поиск

Галактики на z>5 Все методы поиска далеких галактик работают! Известно >40 галактик с z>5

Галактики на z>5 (SDF) • Z=6. 541 • Z=6. 578 1. 2. FWHM=4. 4 кпк SFR>9 Mo/год (~20 по UV) FWHM<4. 4 кпк SFR>5 Mo/год (~20 по UV)

Галактики на z>5 - Компактные (1 - 5 кпк) - Асимметричные - Высокая поверхностная яркость и светимость - W(Ly-a) ~ 100 A - SFR ~ 10 Mo/год

Моделирование эволюции галактик Eggen, Lynden-Bell, Sandage (1962): коллапс протогалактического газового облака (monolithic collapse) CDM модель формирования галактик (или LCDM), иерархический сценарий: White & Rees (1978), Fall & Efstathiou (1980) и др. аккреция газа на иерархически сливающиеся темные гало

Моделирование эволюции галактик

Моделирование эволюции галактик Полуаналитические модели формирования звездообразование, обратное влияние рождающихся звезд (feedback), охлаждение газа и др. задаются простыми аналитическими моделями.

Моделирование эволюции галактик Springel et al. (2005) – “Millenium Simulation” Эволюция кубической области размером 700 Мпк от z=127 до z=0 ~1010 частиц!

Моделирование эволюции галактик Abadi et al. (2003) 320 x 320 кпк (40 x 40 кпк)

Моделирование эволюции галактик Abadi et al. (2003) Governato et al. (2006) Проблемы: разрешение, звездообразование и feedback, малый диапазон начальных условий, проблема спутников…

Заключение