ИСТИНА

Гигантские галактики низкой поверхностной яркости (gLSB-галактики) с дисками радиусом до 130 кпк, представляют отдельную проблему для современных теорий формирования галактик. Решение данной проблемы позволило бы значительно продвинуться в понимании формирования и последующей эволюции дисковых галактик в целом. Наша команда является мировым лидером в исследовании таких систем: с 2014 года по настоящее время нами был написан цикл статей, посвященных исследованиям гигантских галактик низкой поверхностной яркости, в которых мы доказали существование нескольких каналов формирования подобных объектов. Открытым остается вопрос об источнике газа, необходимого для образования гигантской дисковой системы, в случае сценариев, не связанных с большими слияниями. Мы обнаружили, что целый ряд gLSB галактик обладают спутниками - редкими компактными эллиптическими галактиками (cE), которые являются результатом приливного обдирания дисковых галактик. Образовались ли гигантские диски из вещества прародителей сЕ - вопрос, который мы планируем решить, в частности, оценив массы черных дыр в сЕ, дающие представление о полной массе их галактик-прародителей. Кроме того, согласно нашему исследованию, 6 из 7 рассмотренных gLSB галактик демонстрируют признаки активного ядра, при этом для 3 из них масса черной дыры оказывается значительно ниже, чем ожидается из наблюдаемой центральной дисперсии скоростей звезд в балдже. Говорит ли это об отсутствии коэволюции между центральной черной дырой и балджем в gLSB галактиках? На настоящий момент считается, что класс gLSB галактик очень малочисленный: известно порядка нескольких десятков таких систем. Кроме того, поскольку области низкой поверхностной яркости чрезвычайно сложны для наблюдений, до сих пор не хватает наблюдательных данных для получения однозначных выводов о формировании некоторых gLSB галактик. В данном проекте мы предлагаем действовать в трех направлениях. 1. Значительно расширить выборку gLSB галактик. В этой связи, необходимо разработать методы поиска таких галактик, как в наблюдательных обзорах, так и в результатах моделирования. 2. Провести глубокие, детальные и всесторонние исследования выборки gLSB галактик и их спутников - в том числе провести оценки массы центральных черных дыр в гигантских галактиках и их спутниках, получить распределения металличности газа по дискам. Будет рассмотрен вопрос о гравитационной устойчивости газо-звездных дисков галактик низкой яркости. В 2022-2023 годах в рамках открытых конкурсов наша команда получила наблюдательное время для исследования гигантских галактик низкой поверхностной яркости на 8-м телескопе ESO VLT (панорамный спектрограф MUSE), радиоинтерферометре сантиметрового диапазона MeerKAT, 10-м телескопе SALT (длиннощелевой спектрограф RSS), 10-м телескопе им. Кека (длиннощелевой спектрограф DEIMOS), 6-м телескопе БТА (длиннощелевой спектрограф SCORPIO), 3.5-м телескопе NTT (длиннощелевой спектрограф EFOSC2). Также члены нашей команды принимают участие в введении в эксплуатацию новых панорамных спектрографов LLAMAS и Binospec-IFU на 6.5-м телескопах Магеллан и MMT, которые мы также планируем использовать для наблюдений интересующих нас объектов, в том числе в рамках тестовых наблюдений. 3. Отдельное внимание планируется уделить сравнению свойств gLSB галактик со свойствами дисковых галактик низкой яркости средних размеров, а также спиральных галактик с протяженными внешними дисками HI. В работе Засова и Зайцевой (2017) было показано какую большую роль в содержании газа в дисках должен был играть их выход на уровень гравитационной устойчивости в начале эволюции, а в работе Засов, Зайцева (2022) было аргументировано предположение о том, что между дисками гигантских галактик низкой яркости и протяженными дисками нормальных галактик, наблюдаемыми в линии HI, по-видимому, нет принципиальной разницы. Упомянутые выше факты могут пролить свет на факторы, приводящие к формированию наблюдаемых гигантских газо-звездных дисков.

Giant low-surface brightness galaxies (gLSB) with disks reaching r=130 kpc seriously challenge modern theories of galaxy formation. The answer would significantly advance the understanding of formation and further evolution of all disk galaxies. Our team is the world leader in studying such systems: since 2014 we have published a series of papers describing giant low-surface brightness galaxies, where we proved that in fact there are several channels for the formation of such objects. The question of the source of gas required for the formation of a giant disky stellar system remains open in the case of scenarios not associated with major mergers. Оur team has found that a number of gLSB galaxies have satellites - rare compact elliptical galaxies (cE) which are the result of tidal stripping of 90-95 percent of a disk galaxy’s mass. Whether giant disks were formed from the gas of the cE progenitors is a question that we plan to answer. One particular approach is to estimate the masses of central black holes in cEs, which in turn will yield thetotal mass estimates for their progenitors. In addition, according to our previous studies, 6 out of 7 gLSB galaxies show signs of an active galactic nucleus, and for three of them the black hole mass turns out to be significantly lower than expected from the observed central stellar velocity dispersion of the bulge. Does this indicate the absence of co-evolution between the central black hole and the bulge in gLSB galaxies? Because the number of known gLSB galaxies is very limited (about a dozen such systems were known until now) all studies were aimed at specific objects. In addition, because regions of low-surface brightness are technically very difficult to observe, we still do not have enough observational data to draw unambiguous conclusions about the formation of some gLSB galaxies. In this project, we propose to act in three directions: 1. Significantly expand a sample of gLSB galaxies which will allow: a) to study their properties for the first time on a statistically significant sample, b) to estimate the volume density of such systems for the first time and understand how much it diverges with the predictions of cosmological modelling. In this regard, it is necessary to develop methods for searching for such galaxies, both in observational surveys and in the results of modelling. 2. Conduct deep, detailed and comprehensive studies of several specific gLSB galaxies and their satellites - including assessing the mass of central black holes in giant galaxies and their satellites, and obtaining gas metallicity distribution across the disks. The gravitational stability of gas and stellar disks will also be investigated. In years 2022-2023 our team was awarded observing time for studying gLSBgs at 8-meter telescope ESO VLT (MUSE IFU), radio interferometer MeerKAT, 10-meter telescope SALT (long-slit spectrograph RSS), 10-meter Keck telescope (long-slit spectrograph DEIMOS), 6-meter telescope BTA (long-slit spectrograph SCORPIO), 3.5-meter telescope NTT (long-slit spectrograph EFOSC2). Apart from that, members of our team are involved in commissioning new integral field units LLAMAS and Binospec-IFU at 6.5-meter telescopes Magellan and MMT which we will use for observing objects of our interest, including observations in the test mode. 3. Special attention will be paid to comparing the properties of gLSB galaxies with those of medium-sized low-surface brightness disk galaxies as well as with spirals with extended HI disks. As shown by Egorova et al. (2021), the structure of the low-surface brightness dwarf galaxy Ark18 resembles the structure of gLSB galaxies but with a much smaller disk size. It was shown by Zasov and Zaitseva (2017) that gravitational stability of a disk at the beginning of a galaxy's evolution plays a significant role in how much gas it contains. In Zasov and Zaitseva (2022) authors claim that there is no major difference between disks of gLSBgs and extended disks of regular galaxies observed in HI. The facts mentioned above can shed light on the factors leading to the formation of giant gas-stellar disks.