Статиcтические свойства радиоисточников на различных линейных масштабах (

ФИЗИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

имени П.Н. Лебедева РАН

на правах рукописи

Пащенко Илья Николаевич

СТАТИCТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАДИОИСТОЧНИКОВ НА

РАЗЛИЧНЫХ ЛИНЕЙНЫХ МАСШТАБАХ

(Специальность 01.03.02 – астрофизика и звздная астрономия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Москва, 2011 г.

Работа выполнена в теоретическом отделе Астрокосмического Центра Учреждения Российской академии наук Физического Института им. П.Н.

Лебедева РА Н (А КЦ ФИАН)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Комберг Борис Валентинович (АКЦ ФИА Н)

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Вер хо данов Олег Васильевич (СА О РА Н) кандидат физико-ма тематических наук Тюльбашев Сергей Анато льевич (ПРАО А КЦ ФИАН)

Ведущая организация:

Государственный Астрономический Институ т им.П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) апреля 2011г. в _ на заседании диссертационного

Защита состоится Совета Д002.023.01 Физического институ та им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) в конференц-зале Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) по адресу: г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 84/ 32, ИКИ РА Н, подъезд №2.

С диссертацией можно ознакомиться в библио теке ФИАН по адресу:

г. Москва, Ленинский проспект, д. 53, с авторефератом диссертации – на сайте http://www.asc-lebedev.ru Отзывы направлять по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, д. 53, ФИАН (АКЦ), диссертационный совет Д002.023.01.

Автореферат разослан « » 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д002.023. доктор физ.-мат. наук Ю. А. Ковалев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Гигантские радиоисточники (РИ) с размерами протяженных радиокомпонент (ПРК) 1 Мпк (при 0 = 50 кмс-1 Мпк-1, принятом на момент их обнаружения) были впервые обнаружены в 1974 году (Willis и др. 1974). Ими оказались гигантские радио галактики (РГ): 3С236 (z0.1) и DA240 (z0.04) c размерами около 5 и 2 Мпк соответственно.

Исследования э того редко го класса радиоисточников (к настоящему времени известно уже около 140 гигантских РИ (Jamro zy и др. 2003), (Saripalli и др. 2005) с красными смещениями z 1.8 ( =0.3) и угловыми размерами до десятка угловых мину т представляется интересным по нескольким причинам. Во-первых, исследование гигантских радиоисточников может помочь понять, как радиоисточник эволюционирует со временем, и какие физические параметры влияю т на его эволюцию. Во-вторых, благо даря гигантским линейным размерам возникает возможность использования протяженных структур гигантских радиоисточников в качестве “зондов” межгалактической среды (МГС), так как “радиоуши” гигантских радиоисточников выхо дят далеко за пределы хо зяйской галактики. Интересен вопрос о возможной связи между вытяну тостью протяженных радиокомпонент гигантских радиоисточников и распределением галактик в их окрестности. Кроме того, большой угловой размер гигантских радиоисточников делает возможным их вклад в наблюдаемую мелкомасштабную (на масштабах угловых мину т) анизотропию реликтового излучения за счет эффекта Зельдовича-Сюняева (ЗС) на релятивистских электронах в протяженных радио компонентах гигантских радиоисточников (Co lafrancesco 2008).

Однако до сих пор остается непонятным, какие именно причины приводят к формированию гигантских размеров этого класса радиоисточников. Ими могут быть или особые внешние условия (например, низкая пло тность межгалактической среды, в ко торой распространяется выброс (Mack и др. 1998)), или исключительные внутренние свойства “центральной машины” радиоисточника (например, большая мощность выброса или время жизни радиоисточника (Sabrah manyan и др. 1996)). Возможно, что ни одна из перечисленных причин не является исключительной, и для формирования гигантского радиоисточника необ хо димо выполнение сразу нескольких из них (Machalski и др. 2002).

В первой главе представленной диссер тации рассматриваются некоторые особенности гигантских радиоисточников как класса:

относительное число радиоисточников различной спектральной классификации в оптическом диапазоне и асимметрии их протяженных радиокомпонент, свойства локального (на масштабах ~500 кпк) окружения. Проводится сравнение со свойствами радиоисточников нормального размера с целью выявления возможных причин формирования гигантских радиоисточников и асимметрий их протяженных радиокомпонент.

В последние го ды в литературе активно обсуждается проблема обратного влияния активности в ядрах галактик на межзвездную среду (МЗС) и на темп звездообразования (ЗО) в хозяйских галактиках например, (Gopal-Krishna и др. 2002), (Allen и др. 1999), (Reynolds и др.

2002), (Churazov и др. 2001). Кроме того, выяснилось, что активность в ядрах может оказывать заметное влияние на темп аккреции на центр и, как следствие, на скорость роста Свер хмассивной Черной Дыры (СЧД) (например, (Umemura 2004), (King 2005)). Даже за пределами хозяйской галактики свойства окружающей газовой среды буду т определяться уровнем активности ядра. Согласно, например (Heinz & Churazov 2005), (Dunn и др. 2005), активность в ядре центральной галактики скопления может приводить к исчезновению так называемых “остываю щих потоков” (cooling flows), которые без э того должны были бы наб лю даться в центральных областях богатых скоплений галактик. Бо льше того, как показали наблю дения, взаимодействие радиовыбросов из АЯГ с облаками газа в хозяйской галактике или даже в межгалактической среде может приводить к звездообразованию в последних. Примером этому может служить ситуация с Объектом Минковского (ОМ ) (M inkowski 1958).

Интенсивное звездообразование в ОМ, по-видимому, связано с воздействием на облака газа со стороны радиовыброса из ядра соседней галактики NGC 541 (Simkin 1976). Как результаты численных расчетов столкновения радиовыброса с облаком газа (Fragile и др. 2004), так и последние широкополосные наблю дения ОМ в оптическом (в том числе и в линии ), УФ и радиодиапазоне (Croft и др. 2006) подтверждаю т это предположение.

ОМ является на сегодняшний день не единственным объектом, демонстрирующим влияние радиовыброса на ЗО в облаках МЗС или в соседних с галактикой областях МГС. Вообще, эффект совпадения областей радио, УФ и оптического излучения – как в континууме, так и в линиях (radio-optical align ment effect (Chambers и др. 1987), (McCarthy и др. 1987)), интерпретируемый как индуцируемое выбросом (jet inducted) звездообразование (см. например (Rees 1989)), дово льно часто встречается, в особенности на больших красных смещениях 1. Это связано с тем, хозяйские галактики далких (z 2) радиогалактик нахо дятся в состоянии формирования и, соответственно, их выбросы распространяется через достаточно пло тную газовую среду.

Интересным является вопрос о возможной роли выброса на процесс ЗО или даже активность ядра в пространственно близких (т.е. соседних) с радиоисточником галактиках. Если роль выброса в индуцировании ЗО (правда пока лишь в маломассивных объектах - типа ОМ) по дтверждается наблюдательно, то возможную роль выброса как триггера АЯГ-активности можно пока лишь предполагать. В работе (Evans и др. 2008) исследовано взаимодействие выброса близкой радиогалактики Fanaroff-Riley типа II 3C321 c б лизкой (проекционное удаление ~10кпк) галактикой компаньоном, нахо дящейся в общей звездной оболочке с хо зяйской галактикой 3C321. Интересно, ч то галактика -компаньон сама содержит АЯГ, и авторы рассматривают возможность того, ч то активность в ней могла быть индуцирована сто лкновением с выбросом от АЯГ 3C321.

Вторая глава представленной диссертации как раз посвящена изучению возможного влияния радиовыброса из АЯГ на активность (как звездообразование, так и активность ядра) в соседних галактиках.

самым изученным примером эффекта наложения является далекая ( z = 3.8) радиогалактика 4C41.17 (Dey и др. 1997) Одной из важнейших задач наблю дательной космологии является задача поиска “стандартной свечи” или “стандартной линейки” астрофизических объектов с известными величинами светимости или линейного размера или поиск величин с известной эволюционной историей для оценок расстояний, не прибегая к данным по красным смещениям. Например, зависимость от красного смещения наблюдаемого потока или углового размера для подобных объектов позволила бы уточнить важнейшие космологические параметры. Так, построение первой зависимости (Хаббловской диаграммы) для Свер хновых типа Ia впервые предоставило прямые свидетельства в пользу ускоренного расширения Вселенной (Kessler и др. 2009).

Космологический тест “угловой размер - красное смещение “-” как возможный способ выбора космологической модели был предложен более пятидесяти лет назад Фредом Хойлом (Hoyle 1959). В этом тесте характерной ожидаемой особенностью для космологических моделей с достаточной средней плотностью материи является практически независимость углового размера “стандартной линейки” от красного смещения z в некотором его диапазоне. Конкретная величина диапазона зависит от параметров космологической модели. Так, для модели с критической плотностью материи ~ 1, ожидается минимальное значение при z ~ 1, сопровождающееся последующим увеличением углового размера с красным смещением. В современной стандартной модели с = 0.7, = 0.3 э тот минимум не так ярко выражен.

Особенно привлекательным о казалось использование “ -” - теста в радиодиапазоне. Мощные радиогалактики и радиогромкие квазары, видимые на космологических расстояних на масштабах угловых секунд минут дуги, обладают противоположно направленными, уярчающимися к краю выбросами, заканчивающимися в компактных ярких образованиях – “горячих пятнах”. Расстояние между этими деталями и послужило первым вариантом ”стандар тной линейки” в радио диапазоне. Оказалось, что зависимость соответствующего углово го размера от красного смещения является “евклидовой” (то есть угловой размер ~ 1/z, где z - красное смещение), что противоречит предсказаниям модели Фридмана -Леметра Робертсона-Уолкера (Miley 1968), (Legg 1970), (Kapahi 1989). Авторы (Singal 1993) и (Nilsson и др. 1993) показали, что подобная зависимость может быть следствием эффектов эво люции радиоисточника, а именно, корреляции “светимость - линейный размер”. Бо лее светимые радиоисточники, наблюдаемые на больших красных смещениях в ограниченной по потоку выборке, имеют меньшие линейные размеры. Это и приводит к более быстрому падению углового размера с ростом красного смещения по сравнению с предсказаниями стандартной космологической модели. Авторы (Blundell и др. 1999) назвали этот эффект “вырождением молодость - красное смещение” (“youth-redshift degeneracy”) и связали меньшие линейные размеры более мощных радиоисточников с нахождением их в более ранней стадии эволюции.

Компактные радиоисточники, наблю даемые на РСДБ, свободны о т подобных эффектов (Kellermann 1993). Во -первых, их времена жизни составляю т порядка неск. лет (а не десятков миллионов лет в случае протяженных радиокомпонент на у гловых масштабах секунд дуги). Это гарантирует отсу тствие космологической эволюции их линейных размеров2. Во -вторых, свойства “центральных машин” радиогромких Активных Ядер Галактик (АЯГ) скорее всего, лежат в достаточно узких пределах (Gu rvits и др. 1999). Кроме того, масштабы миллисекунд дуги на космологических расстояниях соответствуют парсекам - то есть, рассматриваемые источники лежат в ядре хозяйской галактики радиогромкого АЯГ. Таким образом, свойства радиоструктуры не зависят от свойств межгалактической среды/среды хозяйского скопления/группы, которые, как известно, эволюционируют с красным смещением (Wilcots 2009). Наконец, в ограниченные по потоку РСДБ -выборки попадаю т радиоисточники с узким диапазоном углов выброса к лучу зрения (вб лизи угла ~ 1/(2), где - Лоренц-фактор объемного движения вещества выброса) (Vermeu len & Cohen 1994). Это минимизирует влияние эффектов проекции.

Однако полностью не исключена и космологическая эволюция свойств “центральных машин”, формирующих выбросы.

Таким образом, на первый взгляд, испо льзование компактных (наблю даемых на РСДБ-масштабах) радиоисточников, а также их ядер 3 (в сложившейся терминологии - у льтракомпактных радиоисточников) в космологическом тесте ''угловой размер - красное смещение” кажется достаточно обоснованным. Например, в работе (Jackson 2008) утверждается о том, что ультракомпактные радиоисточники могут рассматриваться как космологические “стандар тные линейки”. Однако, как показано в настоящей работе, неко торые инс трументальные эффекты, связанные, прежде всего, с конечным разрешением наземных РСДБ наблюдений, могут приводить к неверной интерпретации космологического теста и индуцировать корреляции между наблюдаемыми параметрами радиоисточников, не связанные с их физическими свойствами. Глава 3 настоящей диссертации как раз и посвящена этой проблеме.

Цель работы Целью настоящей работы являе тся:

1) Выяснение условий, способствующих формированию гигантских радиоисточников на основе данных наблю дений в оптическом и радиодиапазонах.

2) Исследование возможного влияния радиовыброса из АЯГ на процесс звездообразования и/или активность ядра в пространственно близких (т.е.

соседних) с радиоисточником галактиках на основе данных обзоров SDSS (York и др. 2000) и FIRST (Becker и др. 1994). Оценка вероятности возникновения “объектов Минковского”.

3) Исследование инструментальных эффектов в космологическом тесте “угловой размер – красное смещение”, проводимом с использованием ультракомпактных радиоисточников.

Под “РСДБ-ядром” принято понимать основание РСДБ-выброса обычно самую яркую деталь на РСДБ-изображении радиоисточника, имеющую плоский спектр.

Научная новизна 1. В результате работы по лучен вывод о равной доли квазаров (или, в общем, объектов с широкими линиями излучения) среди объектов с оптическими спектрами высокого возбуждения (High Excitation Radio Sources) в выборке гигантских радиоисточников и изотропных выборках, что, в рамках “Унифицированной Схемы”, свидетельствует об изотропном распределении углов радиовыбросов гигантских радиоисточников к лучу зрения.

2. Впервые из обнаруженного схо дства распределений асимметрии для гигантских радиогалактик и гигантских радио громки х квазаров, сделан вывод о неоднородности внешних условий, как причине формирования асимметрий гигантских радиоисточников.

3. Проведено целенаправленное изучение ближайшего (на масштабах ~ кпк) оптического окружения гигантских радиоисточников, ко торое не обнаружило различий их богатства окружения с окружением радиоисточников нормального размера, что свидетельствует статистически об отсу тствии влияния окружения на формирование гигантских радиоисточников.

4. Впервые проведена оценка отношения средних возрастов гигантских радиоисточников и радиоисточников нормального размера по относительному числу радиоисточников с морфологией протяженных радиокомпонент типа “ Double-Double” в обеих популяциях. На основании совпадающего отношения числа квазаров к радиогалактикам в популяциях гигантских и нормальных радиоисточников предсказано существование долгоживущей популяции радиогромких квазаров, по численности составляю щих ~10% от всех радиогромких квазаров.

5. В работе впервые проведено исследование роли радиовыброса из АЯГ на активность (звездообразование - ЗО) и/или активность в ядре - АЯГ) в пространственно близких (проекционное удаление 150 кпк, относительная лучевая скорость 600 км/с) парах галактик с радиоисточником. На основе данных каталогов SDSS, FIRST и NVSS (Condon и др. 1998) представлены близкие пары галактик, являющиеся кандидатами на роль объектов, в ко торых возможно проявление эффекта радио-индуцированной активности (“объекты Минковского”).

6. По лучен результат о возможном влиянии инструментальных эффектов на интерпретацию космологического теста “угловой размер – красное смещение”, проводимого с использованием ультракомпактных радиоисточников.

Научная и практическая ценность работы 1. Полученные в работе выводы о преобладающей роли внешней среды в формировании асимметрии протяженных радиокомпонент гигантских радиоисточников могут быть использованы для исследования неоднородностей межгалактической среды по величине их асимметрии.

2. Предпо ложение о том, что прогениторами гигантских радиоисточников являю тся попу ляция 10% радиоистчников Fanaro ff-Riley типа II, имеющих на порядок бльшие времена жизни, позволяет связать наличие таких объектов с возможными свойствами работы их “центральных машин”, которые включают в себя особенности аккреции на СЧД, величину спина или массу СЧД. Вс это позволяет сузить круг возможных условий, необ хо димых для возникновения гигантских радиоисточников.

3. Проведенный на основе данных каталогов SDSS и FIRST сравнительный статистический анализ показал невозможность на данном этапе получения по спектроскопическим данным значимых выводов о присутствии в близких парах галактик радиоиндуцированной активности. Э то связано с малым объемом полученных выборок. Представленные в работе примеры конкретных пар-кандидатов на роль объектов, демонстрирующих эффект радио-индуцированной активности, должны стать предметом отдельных исследований э того феномена, впервые отмеченного Р. Минковским.

4. Полученный результат о возможном влиянии инструментальных эффектов на интерпретацию космологического теста “угловой размер – красное смещение”, проводимого с использованием ультракомпактных радиоисточников, может быть использован для ограничения круга объектов-кандидатов на роль “космологических линеек”.

Апробация результатов Результаты, изложенные в работе, активно обсуждались с коллегами из АКЦ ФИАН, ГАИШ и докладывались автором на семинарах и конференциях:

Астрофизический семинар в АКЦ ФИА Н, 18 февраля 1.

Отчтная сессия АКЦ ФИА Н, Пущино, 2008 г.

2.

Отчтная сессия АКЦ ФИА Н, Пущино, 2009 г.

3.

XXV конференция «Актуальные проблемы внегалактич еской 4.

астрономии», Пущино, 2008 г.

XXVI конференция «Актуальные проблемы внегалактической 5.

астрономии», Пущино, 2009 г.

Основные результаты, выносимые на защиту Доля объектов с широкими линиями излучения среди гигантских 1.

радиоисточников со спектрами высокого возбуждения оказывается такой же, как и для изо тропных выборок радиоисточников. В рамках “Унифицированной Схемы” это свидетельствует об изо тропном распределении углов радиовыбросов гигантских радиоисточников к лучу зрения. То есть, гигантские радиоисточники не являю тся попу ляцией объектов с радиовыбросами в плоскости неба.

По распределению различных параметров асимметрии 2.

протяженных радиокомпонент гигантские радиоисточники не отличаю тся о т радиоисточников нормального размера. Однако, впервые из факта схо дства распределений асимметрии для гигантских радиогалактик и гигантских радиогромких квазаров в рамках “Унифицированной Схемы” получен вывод о том, что причиной формирования асимметрии протяженных радиокомпонент гигантских радиоисточников является неоднородность внешних условий.

Впервые проведено целенаправленное изучение оптического 3.

окружения гигантских радиоисточников. По богатству и характеру окружения они не отличаются от радиоисточников Fanaroff-Riley типа II нормального размера. Хозяйские галактики гигантских радиоисточников встречаются как практически изолированными, так и в скоплениях впло ть до богатства класса по Эйбллу (Abell 1958), ч то исключает низкую плотность внешней среды как единственную причину формирования гигантских размеров радиоисточников.

Относительно большая доля радиоисточников с морфологией 4.

протяжнных радио компонент типа “Double-Double” в попу ляции гигантских радиоисточников свидетельствует о примерно на порядок большем времени их жизни о тносительно радиоисточников нормального размера. Из этого факта, а также из равенства пространственных пло тностей б лизких ( 0.1) гигантских радиоисточников и радиоисточников Fanaroff-Riley типа II (1.4ГГц 1025 Вт Гц ) по лучен вывод о том, ч то 10% радиоисточников типа Fanaroff-Riley II могут иметь на порядок большие времена жизни и со временем эволюционировать в гигантские. В рамках альтернативной к “Унифицированной Схеме” эволюционной схемы предложена интерпретация наблюдаемого относительного числа квазаров в попу ляции гигантских радиоисточников предполагающая (~10%), существование долгоживущей попу ляции радиогромких квазаров, составляю щих ~10% от всех радиогромких квазаров. Такая популяция долгоживущих радио громких квазаров может являться родительской попу ляцией для гигантских радиогалактик.

Впервые проведено статистическое исследование эффекта 5.

воздействия радиовыброса из АЯГ на ближайшие к ним (проекционное удаление 150 кпк, о тносительная лучевая скорость 600 км/с) галактики. Были испо льзованы каталоги SDSS и FIRST для поиска спектроскопически близких пар галактик и для составления выборки пар содержащих и не содержащих АЯГ-радиоисточник. Получена оценка величины предсказываемого эффекта, составляющая ~5% для самых тесных (проекционное удаление ~ 30 кпк) пар, падающая с увеличением удаления между компаньонами. Наблюдаемая разность частот обнаружения активности (в особенности звездообразования - ЗО) между парами, содержащими и не содержащими АЯГ радиоисточник, по величине и характеру зависимости от удаления совпадает с предсказываемой. Большие ошиб ки, обусловленные малым объемом выборки пар с АЯГ-радиоисточником, не позволяю т утверждать о наблю дении эффекта радио индуцированной активности. Представлены примеры конкретных пар-кандидатов на роль объектов, демонстрирующих эффект радиоиндуцированной активности (так называемые, “объекты Минковского”).

Ядра радиоисточников (ультракомпактные радиоисточники), 6.

наблюдаемые на наземных РСДБ-сетях с разрешением ~ миллисекунд ду ги, по-видимому, не могут быть использованы в качестве “стандар тных линеек” в космологическом тесте “угловой размер - красное смещение”, по крайней мере, для наземных баз.

Корреляция “светимость - линейный размер”, обнаруживаемая многими авторами для РСДБ-выборок радиоисточников, в противоположность по хожей корреляции для радиогалактик и квазаров на угловых масштабах ~ секунд дуги, может являться следствием инструментальных эффектов.

Структура диссертации Диссертация состоит из Введения, 3 глав и Заключения, со держит рисунков, 3 таб лицы и библиографию из 261 наименований. Общий объем диссертации составляет 139 страниц, из них Со держание - 20 стр., Введение – 23 стр., Список литературы – 19 стр.

Содерж ание д иссертации Во Введении кратко представлены основные типы Активных Ядер Галактик (АЯГ), их наблю дательные проявления, основные свойства и их дихо томии (такие как радиогромкость, тип Fanaroff-Riley (Fanaroff & Riley 1974), тип наблю даемых в оптическом спектре объекта эмиссионных линий). Рассмотрена “Унифицированная Схема” (Urry & Padovani 1995) и место в ней радиогалактик и радиогромких квазаров. Рассмотрены гигантские радиоисточники: история их обнаружения, возможные причины формирования и научная ценность исследования объектов этого класса. Приведены наб людаемые примеры индуцированной активности.

Ставится задача обнаружения эффекта радиоиндуцированной активности.

Рассмотрена проблема поиска “космологических линеек” и возможные кандидаты на их роль в радио диапазоне.

В Разделе 1.1 перечисляю тся общие свойства объектов класса гигантских радиоисточников и неко торые следствия из них. Так, рассмотрена доля объектов с широкими линиями излучения среди гигантских радиоисточников со спектрами высокого возбуждения, ко торая оказывается такой же, как и для изо тропных выборок радиоисточников (Willott и др. 2000) (выборок, составленных по низкочасто тному (~ МГц) потоку радиоизлучения). В рамках “Унифицированной Схемы” это свидетельствует об изотропном распределении углов радиовыбросов гигантских радиоисточников к лучу зрения. То есть, радиоисточники гигантско го размера не являю тся популяцией объектов с радиовыбросами в плоскости неба.

Раздел 1.2 посвящен рассмотрению асимметрий протяженных радиокомпонент гигантских радиоисточников и сравнению ее с асимметрией протяженных радио компонент радиоисточников нормального размера. По распределению различных параметров асимметрии протяженных радиокомпонент (таких как о тношение проекционных длин выбросов, угол о тклонения выбросов от ко ллинеарной структуры) гигантские радиоисточники не о тличаю тся от радиоисточников нормального размера. Однако, как показано, причины их формирования у гигантских радиоисточников и радиоисточников нормального размера различны.

Рассмотрены несколько причин формирования асимметрий протяженных радиокомпонент: модель асимметричных инжекций (так называемая “flip-flop” модель, или модель “перекидного рубильника”) (Rudnick 1981), модель геометрического запаздывания (Ryle & Longair 1967) и модель “гауссовых” отклонений (Rudnick & Edgar 1984). Первая модель предсказывает избыток очень асимметричных и недостаток очень симметричных объектов среди рассматриваемой выборки гигантских радиоисточников. Модель “гауссовых” о тклонений в целом хорошо описывает распределение асимметрий гигантских радиоисточников, что может быть связано с большим числом факторов, определяющих величину асимметрии для конкретно го объекта, например, как в случае влияния неоднородностей внешней среды. Наконец, модель геометрического запаздывания предсказывает относительно большие скорости распространения выбросов гигантских радиоисточников в межгалактической среде. Однако, рассмотрение распределений асимметрий протяженных радиокомпонент гигантских радиогалактик и квазаров не обнаруживает их различия, ко торое являлось бы подтверждением модели геометрического запаздывания. В рамках “Унифицированной Схемы” отсутствие значимых различий в распределении асимметрии протяженных радиокомпонент гигантских радиогалактик и квазаров означает, ч то запаздывание не является определяющим механизмом формирования асимметрии гигантских радиоисточников. Таким образом, преобладающую роль в их возникновении играю т нео днородности внешней среды (МГС).

В Разделе 1.3 рассмотрены возможные причины формирования относительно больших размеров гигантских радиоисточников. Одной из таких причин может являться большая мощность выброса и, как следствие, большая скорость его распространения в МГ С. Показано, что имеющиеся в литературе данные РСДБ-наблю дений гигантских радиоисточников согласую тся с мощностью их выбросов, сопоставимой с мощностями выбросов радиогалактик и квазаров нормального размера.

Таким образом, вряд ли выдаю щиеся размеры гигантских радиоисточников обусловлены большими мощностями их выбросов.

Исследован вопрос о возможной низкой плотности внешней газовой среды как причине формирования гигантских радиоисточников. Для этого проведена оценка богатства локального (~500 кпк) оптического окружения выборки гигантских радиоисточников по данным спектроскопического обзора SDSS и каталога APM (MacMahon & Irwin 1992). Проведены как прямые подсчеты спектроскопически б лизких галактик, так и оценки амплиту д дву хточечной корреляционной функции (КФ). На основе этих данных показано, ч то по богатству и характеру окружения гигантские радиоисточники не отличаются о т радиоисточников нормального размера.

Хозяйские галактики гигантских радиоисточников встречаются как практически изолированными, так и в скоплениях вплоть до богатства класса 1 по Эйб ллу. Это про тиворечит точке зрения о том, что низкая плотность внешней среды является еди нственной причиной формирования гигантских радиоисточников.

Наконец, рассмотрена гипотеза о наличии популяции до лгоживущих радиоисточников как родительской попу ляции для гигантских радиоисточников. Для оценки объема гипотетической популяции радиоисточников и времени жизни ее объектов проводится оценка пространственной пло тности гигантских радиоисточников по данным обзора WENSS (Simpson и др. 1996) в области z 0.1. Полученная оценка совпадает с объемной плотностью числа близких радио галактик Fanaroff Riley типа II. Далее оценивается величина отношения среднего времени жизни гигантских радиоисточников к среднему времени жизни радиоисточников Fanaroff-Riley типа II в стадии радиоисточника нормального размера. Для этого испо льзуется предположение о том, что морфология протяженных радиокомпонент типа “Double-Double” в некоторых радиоисточников связана c прерывающейся активностью выброса. Если характерный временной масштаб, в течение ко торого возможно прерывание, одинаков для гигантских и нормальных радиоисточников, то из относительного числа объектов типа “Double Double” в обеих популяциях можно оценить о тношение времен жизни гигантских радиоисточников и радиоисточников нормального размера.

Полученная величина (~ 10), вместе с равенством пространственных плотностей близких (z 0.1) гигантских радиоисточников и радиоисточников Fanaroff-Riley типа II, указывает на то, ч то 10% радиоисточников Fanaroff-Riley типа II имеют на порядок большие времена жизни и эволюционируют в гигантские. При этом характерный временной масштаб составляет ~109 лет, ч то совпадает с временным масштабом мержинга галактик, связанным с действием динамического трения (Foreman и др. 2009). Э то, в свою очередь, подтверждает предположение о причине возникновения морфологий протяженных радиокомпонент типа “Double-Double” как прерыванием “работы” выброса в связи с гравитационно-приливным взаимодействием сливающегося компаньона.

В Разделе 1.4 показано значительное влияние эффектов селекции на исследуемые выборки гигантских радиоисточников. Для этого использована эво люционирующая функция радиосветимости и оценена пространственная пло тность гигантских радиоисточников на z ~ 0.6, которая оказывается на порядок меньше наблю даемой.

В Разделе 1.5 рассмотрена использовавшаяся в работе процедура оценки богатства окружения хозяйской галактики радиоисточника пу тем подсчета амплиту ды кросс-корреляционной функции.

В Разделе 2.1 представлены критерии выборки близких пар галактик, а также методы отождествления оптического АЯГ и АЯГ -радиоисточника.

Для о тождествления оптического АЯГ использовался метод диаграмм Baldwin-Phillips-Terlivich (BPT-диаграмм) (Baldwin и др. 1981). Для выделения АЯГ с радиоисточником использовался метод разделения радиоисточников на плоскости (4000) – log( 1.4 Вт Гц ) (где (4000) – амплиту да скачка вблизи 4000,.4 – радиомощность, - звездная масса галактики (Best и др. 2005). Для “калибровки” мето да на данную плоскость были нанесены галактики, радиоизлучение которых обусловлено исключительно процессом звездообразования (ЗО) и исключительно активностью ядра (радио-АЯГ).

Раздел 2.2 посвящен исследованию компаньонов пар выборок на предмет различия свойств (величин масс и отношений масс, бога тства окружения и морфологических типов) выборки пар с АЯГ радиоисточником и выборки сравнения. Для э того рассматриваются только пары с массами компаньона раннего типа (обозначаемого в работе как компаньон г1) log 11.125. По казано, что распределения отношений масс, а так же морфологических типов компаньонов, исследуемых на величину активности (обозначаемых в работе как г2), не отличаю тся. Пары с радиоисточником населяют слегка более плотное окружение, однако, как показано, это не может повлиять на анализ возможной радио-индуцированной активности.

В Разделе 2.3 оценивается предполагаемая величина эффекта радио индуцированной активности, а затем полученные часто ты встречаемости активных галактик (со вспышкой ЗО или АЯГ) сравниваются между собой в различных диапазонах проекционных у далений. Делаю тся выводы относительно роли исследуемого эффекта в формировании активности.

Получена ожидаемая оценка разности частот активности в парах с радиоисточником и без радиоисточника, составляющая 5% для удалений компаньонов 25 кпк, падаю щая с увеличением удаления.

Наблю дательные данные совпадают как по величине, так и по зависимости от удаления с теоретически предсказанными оценками. Тем не менее, статистическая значимость результата (не более 1.5), связанная с малым объемом выборки пар с наименьшими удалениями, не позволяет утверждать об обнаружении эффекта радио-индуцированной активности.

В Разделе 2.4 представлены радио (взятые из каталогов FIRST и NVSS) и оптические (из обзора SDSS) изображения пар, возможно демонстрирующих эффект радио-индуцированной активности.

В Разделе 3.1 кратко представлены результаты использования наблюдаемых на РСДБ-сетях компактных и ультракомпактных радиоисточников в космологическом тесте “угловой размер - красное смещение”, выводы из них и возникающие вопросы. Далее, в Разделе 3.2, мы используем РСДБ-выборку ~ 200 радиоисточников, наблюденных на VLBA на часто те 15 ГГц (Kovalev и др. 2005) для проведения рассматриваемого космологического теста. Показывается, что использование в соотношении “-” углового размера РСДБ-ядра радиоисточника, полученного в результате моделирования функции видности или распределения по лной интенсивно сти гауссовыми компонентами (или испо льзование так называемого параметра компактности) может индуцировать наб людаемую корреляцию “светимость - линейный размер”, отмечаемую многими авторами и рассматриваемую некоторыми из них как проявление физических свойс тв радиоисточников. Так же рассмотрена выборка ~ 300 радиоисточников из работы (Gurvits 1994), использующей компактность для определения характерного углового размера, в которой также наблюдается подобный эффект. В Разделе 3.3, на простом примере показано, что, вопреки часто встречающейся точке зрения, часто тный сдвиг спектра радиоисточника в связи с релятивистским объемным движением вещества выброса может сверхкомпенсировать часто тный сдвиг, возникающий в результате космологического красного смещения объекта.

Наконец, в Заключении перечислены основные выво ды и результаты диссертации, выносимые на защиту.

Список публикаций по теме д иссертации Основные результаты диссертации содержатся в следующих научных публикациях (в том числе рецензируемых из списка ВАК):

Комберг, Б.В. и Пащенко, И.Н. Гигантские радиогалактики – 1.

старые долгоживущие квазары? // АЖ, 2009, том 86, №12, стр.

1163-1178, e-print: arXiv:0901.3721 [astro-ph] Пащенко, И.Н. и Витрищак В.М. Радио-индуцированная 2.

активность в парах галактик. // АЖ, 2010, том 87, №2, стр. 1-16.

Пащенко, И.Н. и Витрищак В.М. Использование 3.

ультракомпактных радиоисточников в космологическом тесте “угловой размер - красное смещение”. // препринт ФИАН, 2011, №5;

АЖ, 2011, том 88 №4, в печати Личный вклад автора в совместные работы Все работы, приведенные в списке публикаций по теме диссертации, были выполнены в соавторстве. Однако вклад автора диссертации во все работы составляет не менее 2/ 3.

Список литературы 1. Abell, G.O. The Distribution of Rich Clusters of Galaxies. // ApJS, 1958, том 263, стр. 211- 2. Allen, S.W., Dunn, R.J.H., et al. The Relation between Accretion Rate and Jet Power in Elliptical Galaxies. // MNRAS, 2006, том 372, стр.

21- 3. Bal dwin, J.A., Philli ps, M.M., and Terlevich, R. Classification Parameters for the Emission-line Spectra of Extragalactic Objects. // PASP, 1981, том 93, стр. 5- 4. Becker, R.H., White, R.L. and Helfand, D.J. The VLA's FIRST Survey. // ASP Conf. Ser., 1994, том 61, стр. 165- 5. Best, P.N., Kauffmann, G., et al. A Sample of Radio-Loud Active Galactic Nuclei in the Sloan Digital Sky Survey. // MNRAS, 2005, том 362, стр. 9- 6. Blundell, K., Rawlings, S., Willot, C.J. The Nature and Evolution of Classical Double Radio Sources from Complete Samples. // AJ, 1999, том 117, стр. 677- Col afrancesco, M NRAS, 2008, том 385, стр. 7.

8. Chambers, K.C., Miley, G.K., and van Breugel, W. Alignment of Radio and Optical Orientations in High-Redshift Radio Galaxies. // Nature, 1987, том 329, стр. 604- Churazov, E., Brggen, M., et al. Evolution of Buoyant Bubbles in 9.

M87. // ApJ, 2001, том 554, стр. 261- 10. Condon, J.J., Cotton, W.D., et al. The NRAO VLA Sky Survey. // AJ, 1998, том 115, стр. 1693- 11. Croft, S., van Breugel, W., De Vries, W., et al. Minkowski's Object: a Starburst Triggered by a Radio Jet, Revisited // ApJ, 2006, том 647, стр. 1040- 12. Dey, A., van Breugel, W., et al. Triggered Star Formation in a Massive Galaxy at Z=3.8: 4C 41.17 // ApJ, 1997, том 490, стр. 698 13. Dunn, R.J.H., Fabi an, A.C., and Tayl or, G.B. Radio Bubbles in Clusters of Galaxies. // MNRAS, 2005, том 364, стр. 1343- 14. Evans, D.A., Fong, W.-F., et al. A Radio through X-Ray Study of the Jet/Companion-Galaxy Interaction in 3C 321. // ApJ, 2008, том 675, стр. 1057- 15. Fanaroff, B.L., Riley, J.M. The Morphology of Extragalactic Radio Sources of High and Low Luminosity. // MNRAS, 1974, том 167, стр.

31- 16. Foreman, G., Vol onteri, M., and Dotti, M. Double Quasars: Probes of Black Hole Scaling Relationships and Merging Scenarios. // ApJ, 2009, том 693, стр. 1554- 17. Fragile, P.C., Murray, S.D., et al. Radiative Shock -Induced Collapse of Intergalactic Clouds. // ApJ, 2004, том 604, стр. 74- 18. Gopal-Krishna, Wiita, P.J., and Osterman, M.A. Radio Galaxies and the Star Formation Histroy of the Universe. // ASP Conf. Ser., 2003, том 290, стр. 319- 19. Gurvi ts, L.I. Apparent Milliarcsecond Sizes of Active Galactic Nuclei and the Geometry of the Universe. // ApJ, 1994, том 425, стр. 442- 20. Gurvi ts, L.I., Kellermann, K.I., Frey, S. The “Angular Size – Redshift” Relation for Compact Radio Structures in Quasars and Radio Galaxies. // Astron.Astrophys., 1999, том. 342, стр. 378- 21. Heinz, S., Churazov, E. Heating the Bubbly Gas of Galaxy Clusters with Weak Shocks and Sound Waves. // ApJ, 2005, том 634, стр. 22. Hoyle, F. The Relation of Radio Astronomy to Cosmology. // Труды симпозиума IAU Sy mp. №9 and USRI Sy mp. №1, Paris Sy mp. On Radio Astronomy, IA U Sy mposiu m №9, 1959, ed. R.N. Bracewell (Stanford: Stanford Un iv. Press), стр. 529- 23. M. J amrozy, U. Klein, J. Machalski. and K.-H. Mack Large-Scale Radio Structure in the Universe: Giant Radio Galaxies. // e print:сArXiv :astro-ph/0404073, 24. Jackson, J.C. Is There a Standard Measuring Rod in the Universe. // MNRAS Letters, 2008, том. 390, стр. L1-L 25. Kapahi, V.K. Redshift and Luminosity Dependence of the Linear Sizes of Powerful Radio Galaxies. // Astron. J., 1989, том 97, стр. 1- 26. Kellermann, K. The Cosmological Deceleration Parameter Estimated From the Angular-Size/Redshift relation for Compact Radio Sources. // Nature, 1993, том. 361, стр. 134- 27. Kessler, R., Becker, A.C., Ci nabro, D., et al. First-Year Sloan Digital Sky Survey-II Supernova Results: Hubble Diagram and Cosmological Parameters. // The Astrophys. J. Suppl., 2009, том 185, стр. 32- 28. Ki ng, A. The AGN -Starburst Connection, Galactic Superwinds, and. // ApJ, 2005, том 635, стр. L121-L 29. Kovalev, Y.Y., Kellerman, K.I., Lister, M.L., et al. Sub Milliarcsecond Imaging of Quasars and Active Galactic Nuclei. IV.

Fine Scale Structure. // AJ, 2005, том 130, стр. 2473- 30. Legg, T.H. Redshift and the Size of Double Radio Sources. // Nature, 1970, том 226, стр. 65- 31. Machalski, J., Chyzy, K.T., and Jamrozy, M. On the Ti me Evolution of Giant Radio Galaxies. // e-Print arXiv:astro-ph/0210546v 1, 32. Mack, K.H., Klein, U., et al. Spectral Indices, Particle Ages, and the Ambient Medium of Giant Radio Sources. // A&A;, 1998, том 329, стр.

431- 33. McCarthy, P.J., van Breugel, W., et al. A Correlation between the Radio and Optical Morphologies of Distant 3CR Radio Galaxies. // ApJ, 1987, том 321, стр. L29-L33 (1987) 34. MacMahon, R.G., and Irwi n, M.J. APM Surveys for High-Redshift Quasars. // in : Digitised Optical Sky Surveys, eds H. T. MacGillivray and E. B. Tho mson (Dordrecht: Kluwer, 1992), стр. 35. Miley, G.K. Variation of the Angular Sizes of Quasars with Redshift. // Nature, 1968, том 218, стр. 933- 36. Mi nkowski, R. The Problem o f the Identification of Extragalactic Radio Sources. // ASP Conf. Ser., 1958, том 70, стр. 143- 37. Nilsson, K., Valtonen, et al. On the Redshift-Apparent Size Diagram of Double Radio Sources. // ApJ, 1993, том 413, стр. 453- 38. Rees, M.J. The radio/optical alignment of high-z radio galaxies Triggering of star formation in radio lobes. // MNRAS, 1989, том 239, стр. 1- 39. Reynol ds, C.S., Heinz, S., and Begelman, M.C. The hydrodynamics of dead radio galaxies. // MNRA S, 2002, том 332, стр. 271- 40. Rudnick, L. Nuclear ejection - One side at a time. // труды симпозиума Extragalact ic rad io sources, Proc. IAU Sy mp. №97, Albuquerque, N. M., August 3–7, 1981, eds D. S. Heeschen and C. M.

Wide (Dord recht: Reidel, 1982), стр. 47- 41. Rudnick, L. Edg ar, B.K. Alternating-side ejection in extragalactic radio sources. // ApJ, 1984, том 279, стр. 74- 42. Ryle, M., Sir, Longair, M.S. A possible method for investigating the evolution of radio galaxies. // MNRAS, 1967, том 136, стр. 123- 43. Sabrahmanyan, R., Sari palli, L., and Hunstead, R.W. Morphologies in megaparsec-size powerful radio galaxies. // MNRAS, 1996, том 279, стр. 257- 44. Saikia, D.J., Konar, C., and Kulkarni, V.K. J0041+3224: a new double-double radio galaxy. // MNRAS, 2006, том 366, стр. 1391 45. Saripalli, L., Hunstead, R.W., et al. A Complete Sample of Megaparsec-sized Double Radio Sources from the Sydney University Molonglo Sky Survey. // AJ, 2005, том 130, стр. 896- 46. Simkin, S. M. Opt ical Properties of the Radio Source PKS 0123- (3C 40) in Abell 194. // ApJ, 1976, том 204, стр. 251- 47. Simpson, C., Ward, M., et al. Emission-line ratios in a radio-selected sample of active galactic nuclei. // MNRAS, 1996, том 281, стр. 509 48. Singal, A.K. Cosmic Evolution and Luminosity Dependence of the Physical Sizes of Powerful Radio Galaxies and Quasars. // MNRAS, 1993, том 263, стр. 139- 49. Umemura, M. The Growth of Supermassive Black Holes and QSO Formation // труды конференции Coevolution of Black Holes and Galaxie s, Carnegie Observatories Centennial Sy mposia, ed. L. C. Ho, Carnegie Observ. Astrophys. Ser. (Pasadena: Carnegie Observatories, 2004) 50. Urry, M.C., Padovani, P. Unified Schemes for Radio-Loud Active Galactic Nuclei.// PASP, 1995, том 107, стр. 803- 51. Vermeulen, R.C., Cohen, M.H. Superluminal motion statistics and cosmology. // ApJ, 1994, том 430, стр. 467- 52. Wilcots, E.M. The Evolution of the Gas Content of Galaxy Groups. // Astronomische Nachrichten, 2009, том 330, стр. 1059- 53. Willis, A.G., Strom, R.G., and Wilson, A.S. 3C236, DA240;

the largest radio sources known // Nature, 1974, том 250, стр. 625- 54. Willott, C.J., Rawlings, S., and Blundell, K.M. The 7C Redshift Survey - Understanding Radio-loud Quasars and Radio Galaxies // ASP Conf. Ser., 1999, том 162, стр. 135- 55. Willott, C.J., Rawlings, S., et al. The quasar fraction in low frequency-selected complete samples and implications for unified schemes. // MNRAS, 2000, том 316, стр. 449- 56. York, D.G., Adelman, J., et al. The Sloan Digital Sky Survey:

Technical Summary. // AJ, 2000, том 120, стр. 1579-