Вспышки сверхновых в сейфертовской галактике
M61
Морозова Оксана, учащаяся 10 класса
Введение
Характерная черта активных галактик, к которым относится и сейфертовская
М61 является их переменность излучения. Так как их светимость может меняться
в несколько раз всего за 1 - 2 недели, то ядра должны иметь очень малые
размеры [1].
Большую часть информации о свойствах и строении активных ядер можно
получить, исследуя переменность излучения, и прежде всего – оптическом
(видимом) диапазоне длин волн.
Для ядер сейфертовских галактик характерное время оптической переменности
составляет в среднем 10 – 15 дней.
Анализ многолетних наблюдений выявил отсутствие периодичности изменения
блеска.
Астрономы считают, что такое положение возможно если в ядре происходит
аккреция на сверхмассивную черную дыру.
В 1970 г. Засов и др. [2] по наблюдениям небольшой выборки сейфертовских
галактик (СГ) обнаружили связь между активностью ядра и характеристикой
звездного населения окружающей галактики. Оказалось, что показатель цвета
(U – B) вне ядер СГ более голубой, чем у нормальных галактик, что, по-видимому,
является следствием присутствия большого количества горячего газа в СГ.
СГ имеют повышенный градиент яркости (и плотности) к центру по сравнению
с нормальными галактиками. Это может говорить, о том, что звездная плотность
сферической составляющей СГ в области балджа с радиусом меньше 3 кпс в
среднем выше, чем у нормальных галактик.
Данные о М61 по выборке LiNERов [3]
Сейфертовская галактика 3 типа.
Морфологический тип: Sbc.
b/a: 0.91.
За 100 лет наблюдений в М61 было открыто 6 сверхновых:
SN 2008in, 2006ov,
1999gn,
1964F,
1961I,
1926A.
Таблица 1. Галактическое поглощение в направлении М61 [4]
Bandpass U B V R
A_lambda [mag] 0.122 0.097 0.074 0.060
Сверхновые
звезды
Форма кривых блеска сверхновых II типа разнообразнее и сложнее, чем
у сверхновых I типа, универсальных форм кривых блеска у них нет, так как
часть из них не имеет заметно «плато». [5]
Рис. 1. Кривые блеска сверхновой II-P SN 1999em в диапазонах U, B,
V, R и I. Продолжительность стадии "плато" - около 100 суток
[6]
SN 2006ov [6]
IAUC 8781 discovered 2006/11/24.86 by Koichi Itagaki
Found in M61 at R.A. = 12h21m55s.30, Decl. = +04°29'16".7
Located 5".5 east and 51" north of the center of NGC 4303
(= M61) (Discovery image)
Mag < 17.5 (11/25:14.8), Type II.
Таблица 2. Наблюдения SN 2006ov
Date Julian Magn Band Observer
2006 11 24.860 2454064.3600 14.90 C Japan
2006 11 25.764 2454065.2640 14.80 C Itagaki
2006 11 25.770 2454065.2700 15.00 C K. Kadota, Ageo, Saitama-ken,
Japan,
2006 11 30.181 2454069.6810 15.50 R J. Llapasset
2006 11 30.183 2454069.6830 15.30* V J. Llapasset
2006 11 30.185 2454069.6850 15.60 CR J. Llapasset
2006 12 16.251 2454085.7510 15.16 C J. Hernandez
2006 12 21.195 2454090.6950 15.50 CR O. Trondal-ton
Рис. 2. Изменения блеска SN 2006ov
Рис. 3. Изменения блеска SN 2006ov [8]
SN 2008in [7]
2008in, discovered 2008/12/26.79 by Koichi Itagaki
Found in M61 at R.A. = 12h22m01s.77, Decl. = +04°28'47".5 (= M61)
Located 102" east and 22" north of the center of NGC
4303)
Mag
14.3, Type IIP.
Таблица 3. Наблюдения SN 2008in
Date Julian Magn Band Observer
2008 12 26.790 2454827.2900 14.90 C Japan
2008 12 27.715 2454828.2150 13.66 Ic G. Krisch
2008 12 27.873 2454828.3730 14.50 C K. Nakajima
2008 12 28.223 2454828.7230 14.90 C E. Cozzi
2008 12 28.458 2454828.9580 14.30 R W. Wells
2008 12 28.459 2454828.9590 14.30 V W. Wells
2008 12 29.050 2454829.5500 15.10 C D. Denisenko
2009 01 03.723 2454835.2230 15.00 C S. Howerton
2009 01 05.175 2454835.6750 14.60 CR J. Llapasset
2009 01 08.208 2454838.7080 14.90 CR J. Llapasset
2009 01 13.155 2454844.6550 14.80 CR J. Nicolas
2009 01 13.171 2454844.6710 14.90 CR J. Llapasset
2009 01 13.777 2454845.2770 15.00 V S. Howerton
2009 01 14.246 2454845.7460 14.86 CR F. Garcнa
2009 01 16.986 2454848.4860 15.01 C E. Prosperi
2009 01 28.974 2454860.4740 14.76 C E. Prosperi
2009 02 14.052 2454876.5520 14.90 CR J. Temprano
2009 02 18.655 2454881.1550 15.50 V S. Howerton
2009 02 18.938 2454881.4380 15.02 C E. Prosperi
2009 02 22.046 2454884.5460 15.08 CR F. Garcнa
2009 02 25.142 2454887.6420 15.00 CR J. Llapasset
2009 02 28.550 2454891.0500 16.03 V N. Teamo
2009 03 07.988 2454898.4880 15.20 C E. Prosperi
2009 03 12.961 2454903.4610 15.22 CR F. Garcнa
2009 03 15.927 2454906.4270 15.10 CR J. Llapasset
2009 03 18.010 2454908.5100 15.21 CR F. Garcнa
2009 03 18.972 2454909.4720 15.25 CR F. Garcнa
2009 03 24.948 2454915.4480 15.37 CR F. Garcнa
2009 04 12.935 2454934.4350 16.47 CR F. Garcнa
2009 04 16.895 2454938.3950 17.20 CR S. Shurpakov
На рис. 4 представлен график изменения блеска вспышки полученный по
результатам наблюдений всех авторов перечисленных в таблице 3.
Рис. 4. Изменения блеска SN 2008in
Наблюдения
Все представленные здесь наблюдения были получены на телескопе Фолкеса
[8]. Масштаб изображений составляет 1024 пикселей = 4.’6 или 276”.
В таблице 4 приведены даты наблюдений. Всего использовалось 40 наблюдений
охватывающих промежуток времени с 11 февраля 2005 г. по 16 июня 2010 г.,
то есть более 5 лет. Внутри этого временного промежутка произошло 2 вспышки
сверхновых: SN 2006ov и SN 2008in.
Рис. 5. Снимок сделан 15.12.2006. Сверхновая SN 2006ov
Таблица 4. Используемые наблюдения в данной работе
|
№
|
Дата
|
Группа наблюдателей
|
|
1
|
11.02.2005
|
University of Warwick
|
|
2
|
14.02.2005
|
Nik Szymanek
|
|
3
|
04.03.2005
|
FT Team
|
|
4
|
07.04.2005
|
Warrington Collegiate
|
|
5
|
09.04.2005
|
Nik Szymanek
|
|
6
|
02.02.2006
|
Center for Theoretical Physics
|
|
7
|
09.02.2006
|
Fortrose Academy
|
|
8
|
24.02.2006
|
St Mary Redcliffe and Temple
|
|
9
|
05.04.2006
|
Ysgol Gyfun Y Strade
|
|
10
|
01.05.2006
|
UH Maui College
|
|
11
|
15.12.2006
|
Center for Theoretical Physics
|
|
12
|
25.01.2007
|
Simon Langton Grammar School for Boys
|
|
13
|
13.02.2007
|
Yeovil College
|
|
14
|
16.02.2007
|
Peter Symonds College
|
|
15
|
22.02.2007
|
Olsztyn
|
|
16
|
08.03.2007
|
Inverness High School, Portsmouth Grammar School
|
|
17
|
21.03.2007
|
Coventry Bluecoat C.E. School
|
|
18
|
24.03.2007
|
Going Nova Ltd.
|
|
19
|
19.06.2007
|
LCOGTOBS_HAWAII
|
|
20
|
14.02.2008
|
Clifton High School
|
|
21
|
12.03.2008
|
Center for Theoretical Physics
|
|
22
|
13.03.2008
|
Portsmouth Grammar School
|
|
23
|
15.04.2008
|
Simon Langton Grammar School for Boys
|
|
24
|
25.04.2008
|
Institute for Astronomy
|
|
25
|
12.05.2008
|
Dalkeith High School
|
|
26
|
05.01.2009
|
Самара
|
|
27
|
08.01.2009
|
UKAPP
|
|
28
|
30.01.2009
|
Olsztyn
|
|
29
|
18.02.2009
|
Holyrood School
|
|
30
|
23.02.2009
|
Bolton School
|
|
31
|
27.02.2009
|
Radley College
|
|
32
|
04.03.2009
|
Dartford Grammar School for Girls
|
|
33
|
02.04.2009
|
Holyrood School
|
|
34
|
11.02.2010
|
Bolton School
|
|
35
|
25.02.2010
|
Gravesend Grammar School for Girls
|
|
36
|
09.03.2010
|
College Le Monteil ASAM
|
|
37
|
20.04.2010
|
Escola Secundria Augusto Gomes
|
|
38
|
22.04.2010
|
Bolton School
|
|
39
|
30.04.2010
|
CBS Kilkenny
|
|
40
|
16.06.2010
|
Sierrita Mountain Observatory
|
|
41
|
04.02.2011
|
UoG10 Sam Whitaker
|
|
42
|
15.02.2011
|
UoG10 Antoni Kasprzyk
|
|
43
|
16.02.2011
|
At-Bristol
|
Самарским любителям астрономии удалось сделать снимок со сверхновой
SN 2008in - 5 января 2009 г. (рис. 6).
Рис. 6. Снимок со сверхновой SN 2008in полученный 5 января
2009 г.
Обработка
результатов наблюдений SN 2006ov
Звезда сравнения [11]
Координаты: R.A.= 12h 21m 52s.87;
Decl.= 4o 30’ 26’’.6.
Блеск: B = 16 m.14; V = 14m80; R = 14m.12
(NOMAD).
Таблица 5. Изменения блеска SN 2006ov
|
Дата
|
Julian
|
В
|
V
|
R
|
B -V
|
V -R
|
|
15.12.2006
|
2454085
|
16,90±0,03
|
15,16±0,02
|
14,57±0,09
|
|
|
|
С уч. Гал.
|
Поглощ
|
16,80
|
15,09
|
14,51
|
1,71
|
0,58
|
Рис. 7. Результаты наблюдений SN 2006ov в 3 фильтрах.
SN 2006ov удалось обнаружить лишь на изображениях сделанных 15.12.2006.
На снимках 25.01.2007, то есть чуть более чем через месяц ее уже не было
видно. Падение блеска было очень быстрым в отличие, например от SN 2008in,
которая наблюдалась 3 месяца. Кроме того, SN 2006ov намного краснее SN
2008in.
Обработка результатов наблюдений SN 2008in
Звезды сравнения [11]
№1. Координаты: R.A.= 12h 22m 06s.01;
Decl.= 4o 30’ 51’’.8.
Блеск ее был выбран их 3 каталогов:
В = 18m.11 (USNO-B 1.0); V = 17m69 (GSC-II);
R = 17m.46; I = 17m.33 (SDSS).
№2. Координаты: R.A.= 12h 21m 52s.87;
Decl.= 4o 30’ 26’’.6.
Блеск: B = 16 m.14; V = 14m80; R = 14m.12
(NOMAD).
Звезда под №1 использовалась только для наблюдений от 5.1.2009.
Таблица 6. Изменения блеска SN 2008in. (2009 г.)
|
Дата
|
Julian
|
t
|
В
|
V
|
R
|
|
05.01
|
2454837
|
|
15,05±0,15
|
15,05±0,06
|
14,92±0,03
|
|
08.01
|
2454840
|
13
|
14,91±0,04
|
14,28±0,02
|
14,06±0,01
|
|
30.01
|
2454862
|
35
|
15,71±0,01
|
14,54±0,01
|
14,19±0,01
|
|
18.02
|
2454881
|
54
|
15,85±0,28
|
14,65±0,06
|
14,23±0,06
|
|
23.02
|
2454886
|
59
|
16,24±0,01
|
14,78±0,02
|
14,34±0,02
|
|
27.02
|
2454890
|
63
|
16,32±0,01
|
14,80±0,01
|
14,35±0,01
|
|
04.03
|
2454895
|
68
|
16,38±0,01
|
14,85±0,01
|
14,38±0,01
|
|
02.04
|
2454924
|
97
|
16,90±0,03
|
-
|
-
|
Таблица 7. Изменение блеска SN 2008in с учетом Галактического
поглощения
|
Julian
|
t
|
В0
|
V0
|
R0
|
B0 - V0
|
V0 – R0
|
|
2454840
|
13
|
14,81
|
14,21
|
14,00
|
0,60
|
0,21
|
|
2454862
|
35
|
15,61
|
14,47
|
14,13
|
1,14
|
0,34
|
|
2454881
|
54
|
15,75
|
14,58
|
14,17
|
1,17
|
0,41
|
|
2454886
|
59
|
16,14
|
14,71
|
14,28
|
1,43
|
0,43
|
|
2454890
|
63
|
16,22
|
14,73
|
14,29
|
1,49
|
0,44
|
|
2454895
|
68
|
16,28
|
14,78
|
14,32
|
1,50
|
0,46
|
|
2454924
|
97
|
16,80
|
|
|
|
|
где t – время прошедшее после максимума.
Рис. 8. Звездочками отмечены наблюдения, выполненные на телескопе
Фолкеса
Рис. 9. Изменение показателя цвета (Во – Vo)
SN 2008in
Рис. 10. Изменение показателя цвета (Vо –Ro)
SN 2008in
Измерение блеска ядра галактики
Измерение блеска ядра галактики выполнялось с апертурой радиусом 10
пикселей или диаметр измеряемой области составлял 5”.
Таблица 7. Изменения блеска ядра М61.
|
Дата
|
Julian
|
В
|
V
|
R
|
B0
|
V0
|
R0
|
|
11.02.2005
|
2453413
|
13,78
|
12,79
|
12,28
|
13,68
|
12,72
|
12,22
|
|
14.02.2005
|
2453416
|
13,84
|
12,84
|
12,31
|
13,74
|
12,77
|
12,25
|
|
04.03.2005
|
2453434
|
13,78
|
12,77
|
12,27
|
13,68
|
12,70
|
12,21
|
|
07.04.2005
|
2453468
|
13,80
|
12,79
|
12,28
|
13,70
|
12,72
|
12,22
|
|
09.04.2005
|
2453470
|
13,84
|
12,82
|
12,33
|
13,74
|
12,75
|
12,27
|
|
02.02.2006
|
2453769
|
13,84
|
12,81
|
12,32
|
13,74
|
12,74
|
12,26
|
|
09.02.2006
|
2453776
|
13,82
|
12,84
|
12,35
|
13,72
|
12,77
|
12,29
|
|
24.02.2006
|
2453791
|
13,82
|
12,78
|
12,31
|
13,72
|
12,71
|
12,25
|
|
05.04.2006
|
2453831
|
13,81
|
12,83
|
12,28
|
13,71
|
12,76
|
12,22
|
|
01.05.2006
|
2453857
|
13,86
|
12,80
|
12,29
|
13,76
|
12,73
|
12,23
|
|
15.12.2006
|
2454085
|
13,90
|
12,79
|
12,19
|
13,80
|
12,72
|
12,13
|
|
25.01.2007
|
2454126
|
13,81
|
12,74
|
12,25
|
13,71
|
12,67
|
12,19
|
|
13.02.2007
|
2454145
|
13,82
|
12,76
|
12,27
|
13,72
|
12,69
|
12,21
|
|
16.02.2007
|
2454148
|
13,86
|
12,77
|
12,30
|
13,76
|
12,70
|
12,24
|
|
22.02.2007
|
2454154
|
13,88
|
12,82
|
12,31
|
13,78
|
12,75
|
12,25
|
|
08.03.2007
|
2454168
|
13,83
|
12,72
|
12,25
|
13,73
|
12,65
|
12,19
|
|
21.03.2007
|
2454181
|
13,88
|
12,80
|
12,33
|
13,78
|
12,73
|
12,27
|
|
24.03.2007
|
2454184
|
13,84
|
12,78
|
12,31
|
13,74
|
12,71
|
12,25
|
|
19.06.2007
|
2454271
|
13,90
|
12,76
|
12,25
|
13,80
|
12,69
|
12,19
|
|
14.02.2008
|
2454511
|
13,95
|
12,86
|
12,38
|
13,85
|
12,79
|
12,32
|
|
25.04.2008
|
2454582
|
13,89
|
12,78
|
12,26
|
13,79
|
12,71
|
12,20
|
|
08.01.2009
|
2454840
|
13,73
|
12,66
|
12,21
|
13,63
|
12,59
|
12,15
|
|
30.01.2009
|
2454862
|
13,73
|
12,78
|
12,31
|
13,63
|
12,71
|
12,25
|
|
18.02.2009
|
2454881
|
13,84
|
12,83
|
12,33
|
13,74
|
12,76
|
12,27
|
|
23.02.2009
|
2454886
|
13,66
|
12,76
|
12,26
|
13,56
|
12,69
|
12,20
|
|
27.02.2009
|
2454890
|
13,78
|
12,79
|
12,29
|
13,68
|
12,72
|
12,23
|
|
04.03.2009
|
2454895
|
13,78
|
12,79
|
12,33
|
13,68
|
12,72
|
12,27
|
|
02.04.2009
|
2454924
|
13,77
|
-
|
-
|
13,67
|
-
|
|
|
11.02.2010
|
2455239
|
13,74
|
12,78
|
12,27
|
13,64
|
12,71
|
12,21
|
|
25.02.2010
|
2455253
|
13,76
|
12,74
|
12,27
|
13,66
|
12,67
|
12,21
|
|
09.03.2010
|
2455265
|
13,80
|
12,80
|
12,34
|
13,70
|
12,73
|
12,28
|
|
20.04.2010
|
2455307
|
13,80
|
|
|
13,70
|
|
|
|
22.04.2010
|
2455309
|
13,82
|
12,84
|
12,36
|
13,72
|
12,77
|
12,30
|
|
30.04.2010
|
2455317
|
13,81
|
12,80
|
12,29
|
13,71
|
12,73
|
12,23
|
|
16.06.2010
|
2455364
|
13,81
|
12,78
|
12,29
|
13,71
|
12,71
|
12,23
|
|
04.02.2011
|
2455597
|
13,80
|
12,80
|
12,30
|
13,70
|
12,73
|
12,24
|
|
15.02.2011
|
2455608
|
13,89
|
12,84
|
12,33
|
13,79
|
12,77
|
12,27
|
|
16.02.2011
|
2455609
|
13,78
|
12,78
|
12,32
|
13,68
|
12,71
|
12,26
|
В таблице 7 - B0, V0, R0
– блеск с учетом галактического поглощения.
Большие колебания точности измерений зависели от качества изображений.
Чем больше было время экспонирования галактик и лучше гидирование, тем
точность была выше и, как правило, достигала 0,m01.
Рис. 11. Изменение блеска ядра галактики в фильтре В0.
Рис. 12. Изменение блеска ядра галактики в фильтре V0.
Рис. 13. Изменение блеска ядра галактики в фильтре R0.
Рис. 14. Изменение блеска ядра галактики в фильтрах B0,
V0, R0.
Рис. 15. Показатель цвета (В0 – V0)
ядра галактики
Рис. 16. Показатель цвета (V0 – R0)
ядра галактики
Рис. 17. Показатель цвета (В0 – V0)
и (V0 – R0) ядра галактики
Рис. 18. Изофоты ядра галактики в фильтрах В и R.
Из рис. 18 хорошо видно, что М61 обладает очень ярким и компактным ядром.
Рис. 19. Профили ядра галактики в 4 фильтрах: В – синий,
V – зеленый, R – красный, I – черный. Направление профиля: север-юг. Протяженность:
25”.
Определение расстояния до NGC 4303 и оценка
её размеров
Используя формулу: V = H * r (закон Хаббла),
где H - постоянная Хаббла 75 км/(с*Мпк);
V - лучевая скорость галактики 1566 км/с; [4]
r - расстояние до галактики.
Расстояние, полученное таким образом, составляет 20,88 Мпк. Зная расстояние,
найдем размеры галактики по формуле: D = r * d / 206265,
где r - расстояние до галактики;
d - размер в секундах;
D - размер в парсеках;
206265 - число секунд в радиане.
Полученные нами угловые размеры галактики равны 4’.3 x 4’.5, отсюда
линейные размеры 26.1 x 27.3 кпк. Данные величины характерны для спиральных
галактик. Так для сравнения диаметр нашей Галактики составляет 30 кпк.
Используемые источники
1. В. М. Лютый. Переменность излучения активных ядер галактик. «Земля
и Вселенная», № 2, 1985 г.
2. С. И. Неизвестный. Астрономический журнал, вып. 3, том 66, 1989
г.
3. С. И. Неизвестный. Астрономический журнал, вып. 4, том 66, 1989
г.
4. NASA/IPAC EXTRAGALACTIC DATABASE
5. Ю.П. Псковский. Фотометрическая классификация и наблюдаемые характеристики
сверхновых II типа. Астрономический журнал, вып. 2, том 55, 1978 г.
6. Д. Ю.Цветков. Сверхновые Звезды. Астронет
7. http://www.astrosurf.com/snweb2/2006/06ov/06ovCurv.htm
8. 2010ApJ...713.1363C. Chornock, Ryan; Filippenko, Alexei V.; Li,
Weidong; Silverman, Jeffrey M. Large Late-Time Asphericities in Three Type
IIP Supernovae
9. http://www.astrosurf.com/snweb2/2008/08in/08inMeas.htm
10. http://www.faulkes-telescope.com/
11. http://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR-2
