IC 1101 — это линзовидная галактика класса S0 ( cD ) в центре скопления галактик Abell 2029. Изофотный диаметр галактики составляет около 123,65–169,61 килопарсеков (400 000–550 000 световых лет). Она обладает диффузным ядром, которое является крупнейшим известным ядром любой галактики на сегодняшний день [5] , и содержит сверхмассивную черную дыру, одну из крупнейших обнаруженных. [5] IC 1101 расположена на расстоянии 354,0 мегапарсеков (1,15 миллиарда световых лет) от Земли. Она была открыта 19 июня 1790 года британским астрономом Уильямом Гершелем [6] .
IC 1101 была занесена в Индексный каталог галактик в конце 1800-х — начале 1900-х годов, где галактика получила свое наиболее используемое обозначение. [7] В исследовании 1964 года галактик, сопровождаемых радиоисточниками, IC 1101 была указана как одна из диффузных эллиптических галактик, выбранных для исследования. В исследовании отмечалось, что IC 1101 не рассматривалась как радиоисточник, но были обнаружены радиоизлучения, похожие на излучения галактик с такими излучениями. [8]
Почти полтора десятилетия спустя, в 1978 году, астроном Алан Дресслер проанализировал 12 очень богатых скоплений галактик, среди которых было Abell 2029, где находится IC 1101. [9] В следующем году он опубликовал статью, посвященную исключительно IC 1101 и связанной с ней динамике и свойствам, в которой был выявлен растущий профиль дисперсии скоростей . [10] После этого он опубликовал статью, в которой дал обзор своих последних исследований скопления и галактики. [11]
В 1985 году группа астрономов получила спектры газа внутри нескольких скоплений галактик, известных своей светимостью в рентгеновском диапазоне , включая Abell 2029. [12] Вскоре после этого было проведено исследование динамики IC 1101 и галактик в радиусе нескольких сотен килопарсек от него. [13]
Центры скоплений галактик считаются одними из лучших лабораторий для изучения эволюции галактик и скоплений, и поэтому в конце 1980-х — начале 1990-х годов было опубликовано множество статей, в которых рассматривались многие ярчайшие скопления галактик. Среди них была и IC 1101. [14] [15] [16] Вскоре для IC 1101 были получены профили светимости в диапазоне R (красный свет), которые выявили очень обширное гало света, которое можно было проследить более чем на несколько сотен килопарсек от центра галактики. [17]
В 2002 году был проведен анализ рентгеновских исследований скопления телескопом Chandra. [18] В 2011 году был проведен обзор более 430 ярчайших галактик скопления, среди которых была и IC 1101. [19]
В 2017 году было проведено исследование красного смещения скопления, что позволило создать список дисперсий скоростей. Это ограничивает динамику скопления. [20] [21] В том же году анализ внутренних областей галактики с использованием изображений космического телескопа Хаббл обнаружил огромное, но диффузное галактическое ядро, сопровождаемое оценками массы центральной сверхмассивной черной дыры. [5]
В течение 2019–2020 гг. было обследовано 170 местных скоплений галактик с целью изучения наиболее ярких скоплений галактик, их структур и внутрископительного света вокруг них. [22]
Галактика классифицируется как сверхгигантская эллиптическая (E) или линзовидная (S0) [23] и является самой яркой галактикой в A2029 (отсюда ее другое обозначение A2029-BCG; BCG означает самая яркая скопленная галактика ). [24] [25] Морфологический тип галактики является предметом споров, поскольку она, возможно, имеет форму плоского диска, но видна с Земли только в самых широких размерах. Морфология S0- (стадия Хаббла -2; см. стадию Хаббла для получения подробной информации) была дана Третьим справочным каталогом ярких галактик (RC3) в 1991 году. [3]
Как и большинство крупных галактик, IC 1101 населена рядом богатых металлами звезд, некоторые из которых старше Солнца на семь миллиардов лет, что делает ее золотисто-желтой по цвету. В ее центре находится очень яркий радиоисточник, который, вероятно, связан с ультрамассивной черной дырой в диапазоне масс 40–100 миллиардов M ☉, измеренных с помощью динамических моделей ядра [5] или, альтернативно, в диапазоне 50–70 миллиардов M ☉ с использованием моделирования скорости аккреции и роста газа [26] , что сделало бы черную дыру IC 1101 одной из самых массивных, известных на сегодняшний день. Оценки массы черной дыры IC 1101 близки к верхней границе космологических пределов [26] и упоминаются как «сверхмассивная» черная дыра. [5]
Отношение массы к светимости IC 1101 описывается как аномально высокое. Галактика также имеет уникальный профиль дисперсии скоростей, который указывает на массивное гало темной материи . Она аккрецирует примерно 450 солнечных масс в год. Галактика не имеет ядерной эмиссии в видимом свете в своем центре, а также признаков недавнего звездообразования. [27] Также нет никаких свидетельств наличия пылевых полос в ядре. [28]
В течение многих лет предполагалось, что IC 1101 находится в центре массивного охлаждающегося потока внутри скопления Abell 2029 [27] , но более поздние наблюдения опровергли это. [18]
В статье 2017 года предполагается, что IC 1101 имеет самый большой размер ядра среди всех галактик с радиусом ядра около 4,2 ± 0,1 кпк (13,70 ± 0,33 тыс . световых лет ) путем подгонки модели к изображению галактики, полученному космическим телескопом Хаббл (HST). Это делает ее ядро больше, чем наблюдаемое в A2261-BCG , которое составляет 3,2 кпк (10 тыс. световых лет ). Ядро также примерно на порядок больше ядер других крупных эллиптических галактик, таких как NGC 4889 и NGC 1600. Оценки абсолютной величины сфероида IC 1101 очень слабы для такого большого ядра, что указывает на большой дефицит звездной массы, оцениваемый в 4,9×10 11 M Солнца , и большой дефицит светимости, оцениваемый в 1,1×10 11 L ☉ . Гипотеза наблюдаемых свойств и особенностей ядра заключается в том, что слияние центральных черных дыр из образования галактики выбросило звезды из ядра. [5] Однако при изучении больших и диффузных галактических ядер следует проявлять осторожность, поскольку различные оценки могут различаться в зависимости от используемых компьютерных моделей. Например, изначально утверждалось, что Holmberg 15A имеет самое большое галактическое ядро среди всех галактик, но другие исследования доказали обратное, либо не обнаружив ядра, либо оценив его меньший размер. Следует также отметить, что галактики-спутники могли оказать влияние на предполагаемые свойства диффузного ядра. [28]
Главная ось IC 1101 ориентирована в направлении с северо-востока на юго-запад. Главная ось даже выровнена с осью, по которой Abell 2029 аккрецирует из Abell 2033. [29] Ее компоненты, такие как ядро и основное тело, хорошо выровнены, но гало скручено на 20 градусов относительно других компонентов галактики. Ее изофоты (формы, соединяющие области с одинаковой поверхностной яркостью) преимущественно квадратные. Ближе к ядру изофоты IC 1101 становятся вытянутыми, что указывает на ядерный диск. Эта особенность может быть связана с неразрешенным двойным ядром, созданным активным галактическим ядром низкой интенсивности (AGN) или разрушенной галактикой-спутником, возмущенной центральной черной дырой. Несколько эллиптических галактик, таких как NGC 4438-B, NGC 5419, VCC 128, содержат два точечных источника, что создает высокую эллиптичность. Обзор неба NRAO VLA обнаружил радиоисточник вблизи IC 1101, подтверждающий возможное AGN. Другой, более слабый радиоисточник также был обнаружен поблизости, открывая возможность двойного AGN, которую нельзя исключать. [28]
Как и большинство BCG, IC 1101 имеет массивное и рассеянное звездное гало и имеет избыточный свет гало. [30] Гало скручено на 20 градусов от основного тела и ядра IC 1101. Эта особенность, среди прочих, кажется, является причиной того, что IC 1101 классифицируется как линзовидная галактика в RC3. [28]
IC 1101 считается большой галактикой, характеризующейся обширным диффузным гало. Это внутрикластерный свет, или ICL, свободно летящие звезды, которые не связаны ни с одной галактикой. Эта вездесущая масса звезд внутри скоплений галактик обычно более сконцентрирована вокруг самых ярких галактик скопления, таких как IC 1101. [31] Фотометрически ICL неотличима от самой яркой галактики скопления, но ее можно отличить кинематически. [22] В начале 2000-х годов были сделаны оценки слабого линзирования для Abell 2029, указывающие на распределение массы по всему скоплению и галактике. [32]
Определение размера галактики различается в зависимости от метода, используемого в астрономической литературе. Фотографические пластинки синего света галактики (выборка звезд без учета диффузного гало) дают эффективный радиус (радиус, в пределах которого излучается половина света) 65 ± 12 кпк (212 ± 39 тысяч световых лет ) [27] на основе более раннего измерения расстояния. Галактика имеет очень большое гало гораздо более низкой интенсивности «диффузного света», простирающееся до радиуса 600 кпк (2 миллиона световых лет). [30] [ требуется проверка ] Авторы исследования, идентифицирующего гало, приходят к выводу, что IC 1101 «возможно, одна из самых больших и ярких галактик во Вселенной». Эта точка зрения была высказана и в нескольких других работах, но эта цифра была основана на более раннем предполагаемом расстоянии в 262 мегапарсека (855 миллионов световых лет).
Более поздние измерения с использованием стандарта 25,0 звездной величины/сек2 дуги ( обычно [2] [26] известного как D 25 , метод, рекомендованный RO Redman в 1936 году) [33] [b] были использованы RC3 в диапазоне B с измеренной большой осью (log 2a+1) 1,08 (эквивалентно 72,10 секунд дуги), [3] что соответствует диаметру 123,65 килопарсеков (403 000 световых лет). [1] Другой расчет, выполненный Two Micron All-Sky Survey с использованием «полной» апертуры в диапазоне K, дает гораздо больший размер 169,61 килопарсеков (553 000 световых лет). [4] Оба измерения основаны на принятом в настоящее время расстоянии до IC 1101. Это сделало бы ее одной из крупнейших и самых ярких известных галактик, хотя существуют и другие галактики с большими измерениями изофотного диаметра (например, NGC 623 , Abell 1413 BCG и ESO 306-17 ).
Расстояние до IC 1101 также было неопределенным, поскольку различные методы для разных длин волн давали разные результаты. Более ранний расчет расстояния с 1980 года с использованием фотометрических свойств галактики дал расстояние 262,0 Мпк (855 миллионов световых лет) и красное смещение z = 0,077 на основе значения постоянной Хаббла H 0 60 км/с/Мпк. [34] Каталог RC3 дал почти похожее значение z = 0,078 на основе оптических эмиссионных линий, [3] значение, которое соответствовало еще в 2017 году на основе светимости, звездной массы и функций дисперсии скорости, [2] все дает расстояния 354,0 мегапарсека (1,2 миллиарда световых лет) на основе современного значения постоянной Хаббла H 0 = 67,8 км/с/Мпк; в настоящее время принятые значения. Более низкие красные смещения были рассчитаны для других длин волн, таких как фотометрическое измерение красного смещения с помощью Two Micron All-Sky Survey ( 2MASS ) в 2014 году, которое дало значение z = 0,045, [35] что соответствует расстоянию 197,1 мегапарсека (643 миллиона световых лет). Измерение, проведенное в 2005 году обсерваторией Аресибо с использованием 21-сантиметровой линии излучения водорода, дает красное смещение z = 0,021, [36] и, следовательно, расстояние 97,67 ± 6,84 мегапарсека (318,6 ± 22,3 миллиона световых лет).
Отсутствие других ярких и светящихся галактик, кроме IC 1101, в центре скопления галактик Abell 2029 позволяет предположить, что они были поглощены и потреблены («пережеваны») зарождающейся IC 1101. Поскольку гало несколько сплющено, гало, скорее всего, сохранило распределение ярких светящихся галактик по мере их поглощения. [10]
Обедненное ядро и другие характеристики IC 1101, такие как компонент гало и его структура на умеренных расстояниях от центра, предполагают, что галактика претерпела многочисленные галактические слияния и взаимодействия, возможно, до 10 или даже больше. [5] Гладкость гало предполагает, что оно сформировалось на ранней стадии истории скопления. [25] [10] [28]