Фундаментальная плоскость (эллиптические галактики)

Фундамента́льная пло́скость — множество двумерных корреляционных соотношений, связывающих некоторые свойства нормальных эллиптических галактик, такие как радиус, светимость, масса, дисперсия скоростей, металличность, поверхностная яркость, цвет, плотность (светимости, массы, фазовая плотность), и, в меньшей степени, вид радиальных профилей поверхностной яркости. Обычно фундаментальную плоскость выражают в виде соотношения между эффективным радиусом, средней поверхностной яркостью и центральной дисперсией скорости. Каждый из трёх данных параметров можно определить по известным значениям двух остальных параметров; в трёхмерном пространстве данные параметры образуют плоскость.

Многие характеристики галактик взаимосвязаны. Например, можно ожидать, что галактика с большей светимостью будет обладать большим эффективным радиусом. Наличие корреляции между параметрами позволяет по характеристике, получаемой из наблюдений без применения предположений о расстоянии до галактики (такой как центральная дисперсия скорости, оцениваемая по ширине спектральных линий), оценить светимость, которая напрямую определяется только в случае известного расстояния до галактики. Определённая подобным образом светимость в сочетании с измеренной видимой звёздной величиной позволяет оценить расстояние до галактики.

КорреляцииПравить

Для эллиптических галактик были эмпирически получены следующие зависимости :

  • более крупные галактики обладают меньшей эффективной поверхностной яркостью (Gudehus, 1973)[1]:   (Djorgovski & Davis 1987)[2], где   — эффективный радиус,   — средняя поверхностная яркость внутри  ;
  • поскольку   то предыдущее соотношение можно переписать в виде   Следовательно,   то есть галактики с большей светимостью обладают меньшей поверхностной яркостью;
  • галактики с большей светимостью обладают большей центральной дисперсией скорости. Данное соотношение называется соотношением Фабер — Джексона:  . Оно аналогично зависимости Талли — Фишера для спиральных галактик;
  • поскольку центральная дисперсия скоростей пропорциональна светимости, а светимость пропорциональна эффективному радиусу, то центральная дисперсия скоростей пропорциональна эффективному радиусу.

Связь параметров  ,   и   имеет вид

 

Измерив поверхностную яркость и дисперсию скоростей (обе величины не зависят от предположений о расстоянии до галактики), можно определить эффективный радиус галактики. Измерение углового размера галактики в таком случае позволит оценить расстояние до галактики.

Dressler и коллеги (1987) получили соотношение для дисперсии скорости ( ) и диаметра, внутри которого средняя поверхностная яркость составляет  :

 

Разброс данного соотношения для различных галактик составляет 15%.

Диффузные карликовые эллиптические галактики не лежат на фундаментальной плоскости, как показал Kormendy (1987). Gudehus (1991)[3] определил, что галактики ярче   лежат на одной плоскости, более слабые лежат на другой плоскости, наклонённой примерно на 11 градусов относительно первой.

ПримечанияПравить

  1. Gudehus, D. "Radius-parameter and surface brightness as a function of galaxy total magnitude for clusters of galaxies", Astronomical J., vol. 78, pp. 583—593 (1973).
  2. Djorgovski, S., and Davis, M. Fundamental properties of elliptical galaxies, Astrophys. J., vol. 313, pp. 50-69 (1987).
  3. Gudehus, D. "Systematic bias in cluster galaxy data, affecting galaxy distances and evolutionary history", Astrophys. J., vol. 382, pp. 1-18 (1991)/

ЛитератураПравить