МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени П.К. ШТЕРНБЕРГА На правах рукописи УДК 524.3, 524.4, 524.6 Глушкова Елена Вячеславовна КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕЯННЫХ ЗВЁЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИКИ Специальность 01.03.02 ± астрофизика и звёздная астрономия Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва ± 2014 1 Оглавление Введение ...................................................................................................................................................4 Глава 1. Собственные движения и лучевые скорости РЗС..................................................................19 1.1. Абсолютные собственные движения..........................................................................................19 1.1.1 Абсолютизация собственных движений звёзд в 21 рассеянном скоплении.....................20 1.1.2 Оценка ошибок каталога 4М...............................................................................................27 1.1.3 Оценка параметров кривой вращения по собственным движениям 21 РЗС....................28 1.1.4 Абсолютные собственные движения 181 молодого скопления.........................................28 1.1.5 Кривая вращения подсистемы молодых рассеянных скоплений......................................37 1.1.6 Каталог абсолютных собственных движений РЗС.............................................................38 1.1.7 Членство звёзд в скоплениях...............................................................................................39 1.2 Лучевые скорости .......................................................................................................................40 1.2.1 Каталог лучевых скоростей рассеянных скоплений..........................................................40 1.2.2 Лучевые скорости скоплений NGC 6494, NGC 6694, NGC 6755 и NGC 6819................42 1.2.3 Исследование рассеянного звёздного скопления NGC 6811............................................48 1.2.4 Красные гиганты в поле NGC 1817.....................................................................................58 1.2.5 Переменность лучевых скоростей ярких красных звёзд в РЗС........................................64 Глава 2. Рассеянные скопления и цефеиды..........................................................................................66 2.1 Исследование изменяемости периодов цефеид, входящих в состав рассеянных скоплений и ассоциаций .........................................................................................................................................67 2.2 Распределение цефеид, рассеянных скоплений и ассоциаций в Галактике ...........................73 Глава 3. Поиск и открытие новых скоплений.......................................................................................77 3.1 Появление больших обзоров неба и первые работы по поиску новых скоплений..................77 3.2 Открытие новых звёздных скоплений в ГАИШ МГУ...............................................................79 3.2.1 Программа автоматического поиска звёздных скоплений...............................................80 3.2.2 Приложение разработанного метода к данным обзора 2MASS.......................................84 3.2.3 Результаты исследования области антицентра Галактики...............................................88 3.2.4 Открытие и исследование РЗС в галактической плоскости.............................................99 3.3 Интернет-каталог физических параметров РЗС......................................................................110 Глава 4. Изучение рассеянных скоплений по данным многоцветной фотометрии.........................114 4.1 Фотометрическое исследование РЗС в направлении рукава Персея.....................................114 4.1.1 Скопления King 13, King 18, King 19, King 20, NGC 136 и NGC 7245...........................114 Наблюдения и обработка данных..........................................................................................116 Результаты исследования скоплений....................................................................................121 4.1.2 Скопления Be 96, Be 97, King 12, NGC 7261, NGC 7296 и NGC 7788............................128 Получение данных ПЗС фотометрии в поле скоплений.....................................................129 Физические параметры РЗС...................................................................................................133 Изучение функции масс скоплений......................................................................................139 4.2 Оптическая фотометрия скоплений, открытых по обзору 2MASS ....................................142 4.2.1 Скопления Koposov 12, Koposov 53 и Koposov 77...........................................................142 Наблюдения и обработка данных..........................................................................................143 Определение параметров скоплений....................................................................................146 4.2.2 Скопления SAI 63 и SAI 75...............................................................................................155 Глава 5. Исследование структуры и кинематики молодого населения галактического диска......158 2 5.1 Анализ кривой вращения Галактики и параметры солнечного апекса..................................158 5.1.1 Использованные данные.....................................................................................................159 Расстояния до объектов.........................................................................................................160 Лучевые скорости...................................................................................................................161 Собственные движения..........................................................................................................162 5.1.2 Модель галактического вращения .............................................................................162 5.1.3 Определение расстояния до центра Галактики................................................................165 5.1.4 Результаты анализа.............................................................................................................166 5.2 Статистические параллаксы и кинематические параметры классических цефеид и молодых рассеянных скоплений.....................................................................................................................171 5.2.1 Метод анализа ....................................................................................................................173 5.2.2 Учет движения Солнца и дифференциального вращения выборки. ............................175 5.2.3 Преобразование координат, скоростей и тензора ковариации.......................................177 5.2.4 Распределение остаточных скоростей и функция правдоподобия................................179 5.2.5 Наблюдательный материал и вычисления........................................................................180 Классические цефеиды..........................................................................................................180 Молодые рассеянные скопления...........................................................................................182 5.2.6 Обсуждение результатов...................................................................................................190 5.3 Сравнение полученных нами результатов с современными...................................................192 ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................................194 ЛИТЕРАТУРA......................................................................................................................................200 3 Введение Рассеянные звёздные скопления ± это, пожалуй, самые подходящие и наиболее ªинформативныеº объекты для исследования нашей Галактики. С точки зрения современных представлений о звёздообразовании скопления ± это ªкирпичикиº, из которых построена не только наша Галактика (или, как её часто называют, Млечный Путь), но и другие звёздные системы. Почти все звёзды рождаются в группах, которые сначала наблюдаются как концентрации звезд, погружённые в туманности, т.е. в родительские газо-пылевые облака (embedded clusters). По мере эволюции такие объекты превращаются, в зависимости от начальных условий, либо в гравитационно-связанные скопления, либо в несвязанные ассоциации звёзд, которые распадаются через несколько миллионов лет. Звездные скопления принято делить на рассеянные (РЗС) и шаровые (ШЗС) в зависимости от массы и размера. К настоящему моменту подсистемы скоплений открыты и, в разной степени, изучены в нескольких сотнях галактик (Уитмор, 2003; Ларсен, 2006). Многие исследователи внегалактических звёздных скоплений полагают, что разделение изучаемых объектов на рассеянные и шаровые утратило смысл, так как во множестве галактик обнаружены подсистемы скоплений, которые по внешнему виду и массе подобны ШЗС Млечного Пути, но по возрасту и химическому составу похожи на РЗС нашей Галактики. Исследования, о которых пойдёт речь в настоящей работе, касаются только галактических объектов, где граница между РЗС и ШЗС хорошо заметна: две подсистемы различаются, прежде всего, своим пространственным распределением в Галактике, возрастом и содержанием тяжёлых элементов, а также массой, размерами, кинематическими параметрами. Связано это с тем, что в современную эпоху в