4.4 Центральные области галактик

Ядерные области галактик являются очень интересными объектами для исследований. Так, ядра ряда галактик демонстрируют признаки нетепловой активности (Sy, QSO и т.д.), центральные области многих галактик могут содержать сверхмассивные компактные объекты, влияющие на динамические процессы в их окрестности. Представления о структуре центральных областей галактик в последние годы претерпели существенные изменения. Космический Телескоп имени Хаббла позволил исследовать эти области у нескольких десятков эллиптических галактик с ранее недоступным при наземных наблюдениях линейным разрешением в несколько парсек (например, [102,103]).

В зависимости от наблюдаемого распределения поверхностной яркости различают два типа ядерных областей галактик ранних типов [102,103]. Если аппроксимировать профиль яркости степенным законом $I(r) \propto r^{-\gamma}$ , то при $\gamma < 0.3$ считается, что галактика имеет ''ядро'', а при $\gamma > 0.5$ галактику относят к объектам со степенным законом распределения яркости. Пример галактики со степенным распределением яркости приведен на рис. 16. На рисунке наглядно видно сгущение изофот вблизи центра, свидетельствующее о быстром росте поверхностной яркости с уменьшением

. Профили яркости для галактик с разными типами центральных областей показаны на рис. 17.

**рис. 16:** Изофоты центральной области галактики NGC 3115. Изображение получено на КТ с помощью WFPC-1 в фильтре F555W ([102], http://www.noao.edu/noao/staff/lauer/nuker.html). Шаг изофот -- 0.44, единицы измерения -- угл. сек. дуги.
$\begin{figure}\centerline{\psfig{file=n3115cont.ps,angle=-90,width=9.0cm}}\end{figure}$

Существование ядер -- выделенных областей с более пологим по сравнению с окружением законом распределения яркости - в галактиках ранних типов обычно считалось нормой, поскольку их имеют простые динамические модели (например, изотермическая сфера). Если при

отсутствует компактная масса, то естественно предположить, что все физические величины вблизи этой точки должны изменяться плавно, без особенностей. Тогда распределение поверхностной яркости вблизи центра галактики можно разложить в ряд Тейлора: $I(r)=I_0 + I_{1}r^2 + O(r^4)$ . Такая галактика имеет по определению Тримейна [104] ''аналитическое ядро''. Радиус ядра

можно пределить из условия $I(r_c)=\frac{1}{2}I(0)$ . Отметим, что условие
$\frac{{\rm d~lg}I}{{\rm d~lg}r} \rightarrow 0$ при $r \rightarrow 0$ не является достаточным для того, чтобы галактика имела аналитическое ядро. Например, законы Рейнольдса-Хаббла (2) и Вокулера (11) удовлетворяют этому условию, но не имеют аналитических ядер. У изотермической сферы и модели Кинга (37) такие ядра есть. Наблюдения, выполненные на КТ, показали, что аналитические ядра у реальных галактик встречаются очень редко [105] и в большинстве случаев градиент поверхностной яркости существенно отличается от нуля при $r \rightarrow 0$ .

Для описания распределения яркости в центральных областях эллиптических галактик в работах [102,103] был предложен эмпирический закон, названный авторами законом ''Нукера'' (''Nuker'' law)⁴. Закон Нукера записывается следующим образом:

$\begin{displaymath} I(r)=2^{\frac{\beta-\gamma}{\alpha}}I_{b}\left(\frac{r_b}{r}... ...{r}{r_b}\right)^{\alpha}\right]^{\frac{\gamma-\beta}{\alpha}}, \end{displaymath}$

(42)

На рис. 17 показаны наблюдаемые распределения яркости для NGC 596 (галактика со степенным распределением яркости) и NGC 1399 (галактика с ядром) согласно [102]. Непрерывными линиями на рисунке показаны приближения данных формулой (42).

**рис. 17:** Распределения яркости в центральных областях NGC 596 (кружки) и NGC 1399 (черные кружки) по наблюдениям на КТ [102]. Линии -- результаты аппроксимации наблюдательных данных законом Нукера.
$\begin{figure}\centerline{\psfig{file=nuker.ps,angle=-90,width=9.0cm}}\end{figure}$

Закон (42) содержит многие из описанных ранее более простых формул в качестве частных случаев. Например, при $\alpha=1$ , $\beta=2$ и $\gamma=0$ формула (42) переходит в закон Рейнольдса-Хаббла, при $\alpha=2$ , $\beta=2$ и $\gamma=0$ получается модифицированный закон Хаббла. При определенных условиях из (42) можно получить также законы Вокулера и Серсика [103]. Закон Нукера удобен не только для описания распределения поверхностной яркости в центральных областях галактик, но он также позволяет легко расчитывать и соответствующие динамические характеристики модели.

В статье [106] исследуются соотношения между различными характеристиками центральных областей галактик. В частности, оказалось, что ядра ( $\gamma < 0.3$ ) встречаются только в ярких галактиках с $M_V \leq -20.5$ , а галактики со степенными законом в центре ( $\gamma > 0.5$ ) в среднем слабее ( $M_V \geq -22$ ). У галактик промежуточной светимости (от -20.5 до -22) встречаются оба типа профилей.