Атлас пекулярных галактик

А́тлас пекуля́рных гала́ктик (англ. Atlas of Peculiar Galaxies, ARP) — каталог пекулярных галактик, созданный Хэлтоном Арпом (англ. Halton Christian Arp). Атлас был опубликован в 1966 году Калифорнийским технологическим институтом. В него занесены 338 галактик.

Главной целью каталога является сбор данных о различных пекулярных структурах, найденных в соседних галактиках. Х. Арп подчёркивает, что процесс образования эллиптических и спиральных галактик недостаточно хорошо изучен. Он считает пекулярные галактики маленькими «экспериментами», которые астрономы могут использовать для лучшего понимания физических процессов, заставляющих галактики видоизменяться. Атлас не даёт полную картину всех пекулярных галактик, а лишь показывает отдельные феномены, наблюдаемые в близлежащих галактиках.

О физических процессах, воздействующих на форму галактик, известно мало, и поэтому в атласе галактики классифицируются по внешнему виду. Объекты от 1 до 101 являются индивидуальными пекулярными спиральными галактиками, имеющими небольших компаньонов. Объекты от 102 до 145 — эллиптические галактики. Индивидуальные галактики или группы галактик, не относящиеся к спиральными и эллиптическим, расположены под номерами 146—268. Объекты от 269 до 327 — двойные галактики. Наконец, объекты, не входящие в вышеназванные категории, идут под номерами 332—338. Большинство объектов известны по их стандартным наименованиям, но некоторые из них имеют индекс Arp с соответствующим номером (к примеру, Arp 220).

Благодаря атласу удалось выяснить некоторые физические свойства пекулярных структур. Большое количество объектов теперь отнесено в группу взаимодействующих галактик, включая M51 (Arp 85), Arp 220 и галактику Антенны (NGC 4038/NGC 4039 или Arp 244). Несколько объектов были отнесены к карликовым галактикам, которые не имеют достаточной массы для образования крупных связующих структур. NGC 1569 (Arp 210) — яркий пример карликовой галактики. Небольшое количество пекулярных структур отнесли к классу радиогалактик, которые имеют активное ядро, порождающее мощные газовые джеты, называемые радиоджетами. Атлас включает близлежащие радиогалактики M87 (Arp 152) и Центавр A (Arp 153).

Здесь представлены карликовые и спиральные галактики со слабой поверхностной яркостью. Из общего списка выделяется лишь NGC 2857 (Arp 1), которая является спиральной галактикой типа Sc (то есть она имеет чёткую структуру со слабо выраженными спиральными рукавами)^[1].

Данная категория содержит спиральные галактики с рукавами, разорванными на две отдельные части.

Эта категория содержит спиральные галактики с рукавами, разделёнными на сегменты. Некоторые спиральные рукава выглядят поделёнными на сегменты, но не являются таковыми, поскольку имеют плотные скопления пыли, поглощающие свет.

Обычно спиральные галактики имеют по два рукава, либо они имеют расплывчатые нитевидные спиральные структуры. Галактики с чётко выраженными тремя рукавами редки во Вселенной.

Спиральные галактики с одним рукавом также редки. В данном случае отдельный спиральный рукав формируется под воздействием гравитации другой галактики.

Спиральные рукава в этих галактиках имеют асимметричное положение, поэтому один из них выделяется по яркости.

Эти галактики выглядят как вытянутые S-образные структуры. Некоторые из них (такие, как, к примеру, IC 167^[3]) являются обыкновенными спиральными галактиками, наблюдаемыми под необычным углом. Другие (например, UGC 10770) являются взаимодействующими галактиками с приливными хвостами, похожими на спиральные рукава^[4].

Многие из этих галактик, возможно, взаимодействуют со своими сателлитами. Но в некоторых случаях трудно сказать, является ли соседний объект сателлитом или же удалённой и просто находящейся на фоне галактикой.

К данной категории тоже относятся спиральные галактики, взаимодействующие со своими сателлитами, которые, в свою очередь, могут быть всего лишь удалёнными галактиками или даже яркими звёздными скоплениями внутри самих галактик.

Галактики в этой категории практически все являются взаимодействующими системами. Самая знаменитая из них — Галактика Водоворот (M51, Arp 85), которая состоит из спиральной галактики NGC 5194, взаимодействующей с эллиптической NGC 5195. Взаимодействие повлияло на форму обеих звёздных систем: спиральный рукав большей галактики растянулся, образовав гигантский звёздный мост между этими двумя объектами. Многие другие галактики этой категории также соединены мостами.

Как и спиральные галактики с яркими компаньонами, большинство этих галактик являются взаимодействующими системами. Тонкие хвосты и мосты из звёзд, газа и пыли видны на многих снимках.

Эти объекты схожи со спиральными галактиками, имеющими эллиптических компаньонов. У всех объектов есть такие характеристики, как мосты и хвосты, появившиеся в результате гравитационного взаимодействия.

Название данных объектов может навести на мысль о том, что эллиптические галактики отталкивают спиральные рукава соседних компаньонов. Однако эти приливные рукава были искривлены в результате гравитационного взаимодействия. Некоторые из этих «отторгнутых» рукавов находятся на противоположной по отношению к эллиптическому компаньону стороне спиральной галактики. Моделирование на компьютере показало, что причиной данного феномена является исключительно галактическое взаимодействие, никакие отталкивающие силы при этом не требуются.

Это ещё одна категория, объекты которой — взаимодействующие галактики. Как определено в названии категории, спиральные галактики имеют разрушенные формы. Хэлтон Арп описывает некоторые эллиптические системы как отталкивающиеся галактики.

Хэлтон Арп считает, что эллиптические галактики данной категории выбрасывали из ядра межзвёздное вещество. Многие фотографии могут быть интерпретированы именно так. Однако эти объекты представляют собой смесь различных феноменов. Например, NGC 2914 (Arp 137) (практически спиральная галактика со слабовыраженными рукавами)^[11] и NGC 4015 (Arp 138) — взаимодействующие галактики, одна из которых окаймлённая спиральная галактика^[12]. Некоторые объекты, такие, как NGC 2444 и NGC 2445 (Arp 143), представляют собой системы, содержащие «кольцевые галактики», образовавшиеся в результате того, что одна из галактик (в данных примерах эллиптическая) прошла сквозь диск другой. Такое прохождение производит колоссальную гравитационную волну, которая выталкивает межзвёздный газ к центру галактики, а затем на периферию, благодаря чему образовывается структура в виде кольца^[13].

В данную категорию Арпом отнесены те галактики, которые не являются спиральными или эллиптическими. Хоть он не использует термин «аморфные» для описания этих звёздных систем, но это лучшее определение подобных объектов. Многие из этих галактик являются взаимодействующими галактиками либо остатками столкновения двух малых галактик.

Как отмечено выше, подобные кольцеобразные галактики могли образоваться после прохождения компаньона по диску соседней галактики. Гравитационная волна в этом случае отбрасывает межзвёздное вещество сначала к центру, а затем на периферию, образовывая гигантское кольцо^[13].

Данные звёздные системы выбрасывают вещество из своего активного ядра. Джеты сами по себе выглядят как струи воды из шланга. В случае с IC 803 (Arp 149) и NGC 7609 (Arp 150) джеты являются лишь частью бесформенных структур, порождённых гравитационным взаимодействием галактик. В Arp 151 и M87 (Arp 152) джеты, однако, представляют собой ионизированный газ, выбрасываемый в окружающее пространство активным ядром, содержащим сверхмассивную чёрную дыру^[21][22]. Эти джеты, иногда называемые релятивистскими, или радиоджетами, — мощные источники синхротронного излучения, особенно на частоте радиоволн.

Галактики в этой категории имеют пылевые полосы, закрывающие часть их диска. Все они появились после катастрофического столкновения двух галактик. NGC 520 (Arp 157) — один из лучших примеров среднего по значимости столкновения звёздных систем, когда процесс затрагивает только диски, но не ядра. Центавр A (Arp 153) и NGC 1316 (Arp 154) — две эллиптические галактики с очень необычной пылевой полосой по центру. Их кинематика и структура указывают на недавно завершившийся процесс столкновения. NGC 4747 (Arp 159) является исключением — обычной спиральной галактикой с плотными пылевыми полосами^[25].

Нитевидные структуры в этих галактиках, возможно, представляют собой приливные хвосты, появившиеся благодаря галактическому взаимодействию. Большинство данных объектов являются остатками столкновения двух спиральных галактик, сформировавших одну эллиптическую. Только NGC 3414 (Arp 162) является необычной линзообразной галактикой с очень маленьким диском^[2]. И NGC 4670 (Arp 163) — голубая компактная карликовая галактика с чрезвычайно бурным звездообразованием^[28] — слишком маленькая, чтобы быть остатком столкновения двух спиральных звёздных систем.

Все эти объекты вовлечены в гравитационные взаимодействия. M32 (Arp 168), карликовая галактика, взаимодействующая с галактикой Андромеды^[2], тоже включена в данную категорию, хотя «рассеянный приливной хвост» очень трудно рассмотреть на снимке.

Данная категория содержит галактики с приливными хвостами, появившимися благодаря гравитационному взаимодействию. Эти приливные хвосты значительно у́же и отчётливее, нежели у объектов под номерами 167—172.

Данная категория содержит смесь различных типов объектов. Как и галактики с рассеянными нитями или галактики с приливными хвостами, некоторые из этих систем вовлечены в межгалактическое гравитационное взаимодействие, и нити являются следствием этого процесса. Другие объекты являются обыкновенными спиральными галактиками с неотчётливыми рукавами, описываемыми Арпом как «нити».

Выбросы вещества из большинства данных галактик являются следствием гравитационного взаимодействия. В некоторых случаях (как с NGC 5544 и NGC 5545 в Arp 199) «выбросы вещества» представляют собой спиральную галактику, находящуюся на фоне галактики, расположенной ближе к нам. NGC 3712 (Arp 203) — объект, не вовлечённый в гравитационное взаимодействие, это обычная спиральная галактика со слабой яркостью^[43].

Галактики этой категории имеют неправильные структуры (иррегулярности), пылевые полосы (абсорпции) и зернистые секторы (деструктурирование). Все эти феномены — результат действия приливных сил гравитационного взаимодействия.

Данные смежные петли представляют собой другой вид структур, образованных межгалактическим гравитационным взаимодействием. Некоторые объекты состоят из галактик, практически завершивших процесс слияния, смежные петли этих галактик являются остатками данного процесса. Среди объектов этой категории есть Arp 220 — одна из хорошо изученных сверхъярких инфракрасных галактик.

Большинство из этих галактик являются остатками процесса слияния. «Аморфные спиральные рукава» появились у них в результате данного процесса.

Галактики этой группы похожи на раковины. Такая структура в некоторых случаях обусловлена внешним диском линзообразной галактики. В других случаях системы с концентрическими кругами, или «раковинами», представляют собой линзообразные галактики, взаимодействующие со своими компаньонами. Происхождение этих круговых структур до сих пор не ясно.

Судя по названию, объекты в этой категории должны «размножаться». На самом деле данные галактики вовлечены в процесс слияния. Большинство объектов имеют чётко различимые приливные структуры, вызванные гравитационным взаимодействием. Среди наиболее известных галактик в этой группе можно выделить галактики антенн (NGC 4038 и NGC 4039, Arp 244) и NGC 4676A (Arp 242). Однако не все эти объекты являются взаимодействующими галактиками: среди них есть обычные карликовые галактики с неправильной структурой.

Данные объекты представляют собой серию неправильных групп с бессвязной структурой. Большинство из них принадлежит к соседним карликовым галактикам. Некоторые — взаимодействующие галактики, в то время как другие — небольшие группы галактик. В обоих случаях составные части этих систем являются неправильными галактиками. Скопление двух или более неправильных галактик выглядит как одна большая неправильная галактика, вот почему в Атласе пекулярных галактик эти пары и группы рассматриваются как отдельные объекты.

Сам Хэлтон Арп отнёс к этим галактикам только двойные, хотя многие из них на самом деле кратные. Некоторые из этих объектов состоят из взаимодействующих галактик, в то время как другие представляют собой скопления галактик. Различие в них заключается в том, что взаимодействующие галактики искривляют друг друга, а в скоплениях они, хоть и находятся на близком расстоянии, не имеют достаточной силы, чтобы произвести существенные структуральные изменения.

Все эти галактики относятся к взаимодействующим парам, исключая лишь NGC 5679 (Arp 274), которая является взаимодействующим триплетом^[109]. «Присоединённые рукава» представлены здесь приливными мостами, сформированными между галактиками.

Как и указано выше, данные галактики являются взаимодействующими. В отличие от многих других объектов, описанных ранее как аморфные галактики, эти имеют чётко различимые границы.

Данная категория содержит весьма необычные объекты. Одна пара — с окаймлёнными дисками, имеет небольшие спутники. Другая пара соединена между собой приливными мостами. Третья пара представляет собой взаимодействующие галактики, разделённые большим расстоянием.

Несмотря на то что эти галактики включены в категорию двойных галактик, некоторые из них являются одиночными объектами. «Ветровые эффекты» — феномены, не имеющие отношение к газу с большой собственной скоростью (как, например, обнаруженному в M82). В некоторых случаях возникновение данного эффекта обусловлено галактическим взаимодействием. В других случаях, таких, как, в частности, в NGC 3981 (Arp 289), слабо видимые выбросы межзвёздного вещества можно отнести к внутренним процессам, не зависящим от межгалактического гравитационного взаимодействия^[2].

Длинные нити в этих системах, возможно, образовались в результате межгалактического гравитационного взаимодействия и на самом деле являются приливными хвостами либо мостами.

Хэлтон Арп не включил данные объекты в отдельную подкатегорию 298—310 в своём атласе. В большинстве случаев они представляют собой взаимодействующие пары галактик.

Астроном-любитель Мэйнард Питтендрей составил список самых ярких пекулярных галактик, которые можно наблюдать в небольшие любительские телескопы. Ниже приводится этот список:

• Amateur observations of the galaxies (англ.)
• Grasslands Observatory Arp Galaxies (англ.)
• NASA/IPAC Extragalactic Database Electronic Copy of the 'Atlas of Peculiar Galaxies (англ.)
• Earthlings — Astronomy web site (англ.)
• Hubble Images Peculiar Galaxy Pair Arp 87 (англ.)