Современные телескопы позволяют обнаруживать галактики на таких огромных расстояниях, что весьма затруднительно не только исследовать структуру, но и фиксировать даже такие мощные выбросы энергии, как взрыв сверхновой, не говоря уж о том, чтобы изучать цефеиды. Изображений далеких галактик, полученных наземными телескопами, оказывается недостаточно для определения их морфологических типов и оценки расстояний до них. Эти задачи требуют привлечения дополнительных данных, таких как прямые изображения и спектральные наблюдения высокого разрешения, полученные при помощи космического телескопа. Но в настоящее время астрономам известны многие миллионы галактик - понятно, что физически невозможно пронаблюдать каждую из них на космическом телескопе «Хаббл».

Тем не менее, некоторые сведения о морфологии галактик можно получать по результатам фотометрических наблюдений, поскольку цвет отдельной галактики связан с ее морфологическим типом и определяется в первую очередь историей звездообразования в ней. В 2001 году были представлены результаты более масштабной работы, когда группа ученых во главе с Искрой Стратевой (Германия) опубликовала результаты анализа почти 150 000 изображений галактик, полученных в ходе обзора Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Для этих галактик была построена диаграмма, связавшая показатели цвета галактики в оптике (использовалась разность потоков в фильтре g, т.е. зеленая область спектра, и r, красная область спектра) со светимостью галактики. На этой диаграмме были выявлены две четкие области. Первая - «красная последовательность» (Red sequence), которую в основном составляют более старые галактики, эллиптические и линзовидные, где нет областей текущего звездообразования. Другая область - «синее облако» (Blue cloud), которую населяют в основном более молодые спиральные галактики, где звездообразование происходит и в настоящее время.

Казалось бы, используя такую диаграмму, можно, получив из наблюдений показатели цвета галактики и ее звездную величину, немедленно определить, к какому морфологическому типу она относится, какая у нее структура, какого она возраста и т. п. Но для полноценной классификации галактик эту диаграмму использовать нельзя в силу ряда проблем. Чтобы их избежать, российские астрономы Игорь Чилингарян и Иван Золотухин, помимо ГАИШ МГУ работающие в Гарвард-Смитсонианском астрофизическом центре (США) и Парижской обсерватории (Франция) соответственно, сделали такую диаграмму не плоской, а трехмерной, добавив туда показатели цвета в ближнем ультрафиолете. Ученые использовали Виртуальную обсерваторию для построения многоволнового каталога галактик путем кросс-идентификации объектов в трех крупных фотометрических обзорах: NASA Galaxy Evolution Explorer (ультрафиолетовый диапазон), Sloan Digital Sky Survey (оптический диапазон) и UK Infrared Telescope Deep Sky Survey (ближний инфракрасный диапазон). «Мы составили каталог из более чем 200 000 галактик. После этого мы тщательно изучили то, что у нас получилось, - рассказывает Иван Золотухин, - и обнаружили, что подавляющее большинство этих галактик имеют связь между показателями цвета в оптике и ультрафиолете, а также светимостью, и все это также связано со свойствами галактик и их морфологией. К широко используемой астрономами диаграмме «цвет в оптике – звездная величина» мы добавили еще одну размерность – «цвет в ультрафиолете». Если галактики на двумерной плоскости разбились на две значимые области, то в трехмерном пространстве они неожиданным образом легли вдоль тонкой гладкой поверхности, указывая на новую, непонятную пока закономерность».

«Наша работа позволит астрономам классифицировать миллионы галактик и определять до них расстояния, используя только их изображения, - говорит Игорь Чилингарян. - Для далеких галактик, структуру которых мы не можем увидеть напрямую, теперь возможно определить их морфологический тип (то есть узнать, является ли звездная система спиральной или эллиптической), лишь измеряя их поток. Еще один плюс нашей работы состоит в том, что теперь будет легко идентифицировать представителей редких типов галактик (таких, как, например, компактные эллиптические галактики), так как они находятся обособленно на нашей трехмерной диаграмме. Физическая природа отрытой нами тесной фотометрической зависимости пока не ясна - она представляет собой очередной вызов для теоретиков и исследователей, занимающихся численным моделированием эволюции галактик».

Соответствующая публикация вышла в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
С работой можно ознакомиться и на сайте препринтов ArXiv.org.



Двумерная диаграмма цвет-величина для галактик из обзора SDSS (слева) и трехмерное распределение, предложенное в новом исследовании (справа). По оси абсцисс на левой панели показана светимость галактик, по оси ординат - оптический цвет g-r. На трехмерном графике к этим осям добавлен ультрафиолетовый цвет NUV-r, и все распределение развернуто для удобства отображения, так что добавленное третье измерение оказывается примерно в плоскости рисунка справа налево. Распределение 200000 галактик показано желтым и оранжевым, в то время как индивидуальными символами отмечены редкие объекты, не лежащие на поверхности (около 1%). Для примера показаны положения трех галактик на дву- и трехмерной диаграммах - линзовидной, спиральной и компактной эллиптической.