Compact Groups of Galaxies

Paul Hickson, University of British Columbia, Vancouver Canada

Ou: <Les interactions entre galaxies>

Les clichés ont été pris à Irmtraut/Westerwald, 50.554 N - 8,059 E par Josef Mueller

Instrument: 12"Lomo-Newton, 1500mm , SBIG ST-7 (sans ABG), monture: ALT 6-AD

Les prises de la ST7 avec un instrument de 1500 mm de focale s'élèvent à 10x15 arcmin. Or, les <compact groups of galaxies> ne se montrent qu'à 3x3 ou 4x4 arcmin. Cela réduit la qualité. Pour raccourcir le temps d'intégration j'ai mis un binning de 18x18 microns. La plupart des images ont été prises à deux fois 300 sec d'intégration, monture guidée par la ST4 intégrée.

D'où l'intérêt pour ces groupes de galaxies? D'abord c'était - il y a quelques années - dans l'hebdomadaire <Skyweek> de Daniel Fischer que j'ai admiré un de ces groupes, puis j'ai fait la connaissance de deux amateurs allemands, Ronald Stoyan et Andreas Domenico, qui s'occupaient de près visuellement de ces groupes; ils ont publié leurs résulats dans 'interstellarum' (magazine deepsky allemand). A. Domenico s'est intéressé aussi aux groupes de galaxies Shakhbazian. Dans 'interstellarum' il y avait encore chaque fois - c'est-à -dire tous les trois mois - un article: < Les objets de la saison>! On se laisse facilement "draguer"! Finalement j'ai trouvé l'<Atlas of Compact Groups of Galaxies> Paul Hickson. Un bouquin vachement cher mais ravissant! Il y a dans cet Atlas 100 groupes de galaxies compactes.

Les trois critères (pour appartenir aux <Compact Groups of Galaxies>):

- premier critère: au moins 4 galaxies; luminosité accordante.

- le deuxième critère concerne l'isolation.

- le troisième critère est celui de la <compactness>

 

Atlas of Compact Groups of Galaxies - Paul Hickson

LES INTERACTIONS ENTRE GALAXIES

D'après Jean-Pierre Luminet < Le grand atlas de l'astronomie> Encyclopaedia universalis:

On peut répartir les galaxies, en fonction de leur morphologie, en quatre classes d´finies: les elliptiques, les lenticulaires, les spirales et les irrégulières. Mais 1 à 2 % des galaxies sont anormales, on ne peut pas les les inclure dans le schéma: on les appelle galaxies particulières. Généralement ces galaxies se trouvent associées par paires. Souvent on comprend facilement leur <déformation>: les interactions gravitationnelles à faible distance, même les collisions entre galaxies. Il faut quand même savoir que les galaxies sont assez dispersées dans l'univers. Les galaxies appartenant à un amas sont beaucoup plus serrées; leur distance mutuelle moyenne n'est plus que de quelques centaines de kiloparsec, si bien que chaque galaxie d'amas a une bonne chance d'avoir subi depuis sa formation il y a quinze milliards d'années une interaction gravitationnelle à faible distance avec une de ses voisines (Jean-Pierre Luminet). L'interaction entre galaxies se manifeste généralement par l'existence de filaments, de ponts de matière, d'aigrettes, de disques déformés et d'autres structures exotiques. Puisque ces structures sont très faibles il a fallu attendre les années 1950 - 1970 pour les prouver (film - CCD).

En 1877 Stephan avait découvert le premier groupe compact.

En 1959 un premier atlas de trois cent cinquante-six spécimens était publié par Boris Aleksandrowitsch Vorontsov - Velyaminov.

En 1966 le bel Atlas of Peculiar Galaxies de Halton Arp montre toute la diversité des structures associées à cette catégorie d'objets.

En 1982 Paul Hickson a réalisé son <Atlas of Compact Groups of Galaxies> au Canada-France-Hawai Telescope (CFHT) après avoir trouvé les groupes compacts à l'aide des Palomar Sky Survey redprints (clichés rouges).

L'interaction gravitationnelle entre des galaxies proches se traduit par des forces de marée. D'après Jean-Pierre Luminet un corps soumis aux forces de marèe d'une source gravitationnelle voisine a tendance à s'allonger en direction de la source et à se comprimer dans les directions perpendiculaires; les galaxies sont des systèmes constitués de gaz et d'étoiles très faiblement liés qui peuvent se déformer considérablement sous l'action de forces de marée dues à la proximité d'une ou plusieurs autres galaxies. Souvent il y a plusieurs galaxies qui semblent être très proches les unes des autres mais il faut quand même se demander si toutes les galaxies sont vraiment physiquement associées. De temps en temps il y a dans un groupe des galaxies qui sont en interaction gravitationnelle et d'autres qui ne sont pas "accordant". La vitesse de fuite de ces galaxies apporte une confirmation. Selon la théorie de l'expansion cosmologique, la mesure de la vitesse de fuite d'une galaxie (elle-même déduite du décalage vers le rouge des raies de son spectre) donne directement sa distance par rapport à nous. C'est-à-dire qu'il y a souvent des galaxies qui se trouvent fortuitement dans le champs des autres galaxies qui sont en interaction gravitationnelle mutuelle (Jean-Pierre Lunminet et H.C. ARP, Hale Observatories). Lisez aussi l'explication en anglais, Hickson-Group 40.

 

... et maintenant mes images des premiers 28 Groupes Hickson!

 

 

Hickson 33

Le quatuor est constitué de quatre galaxies elliptiques entourées de grand nuages de gaz. La galaxie la plus brillante est une radiosource. Les magnitudes des galaxies n'atteignent que 15.35 à 16.73 mag (BTC). La vitesse de fuite est de 7570 à 8006 km/s, correspondant à une distance du groupe de 104 Mpc (constante de Hubble: 75)

 

Hickson 36

Un groupe de quatre galaxies de très différents décalages vers le rouge (red shift). Les galaxies sont donc assez éloignées les unes des autres. Leurs distances est de 50 à 209 Mpc, donc pas d'interactions.

 

Hickson 37

Un quintette. Deux galaxies dominantes (a & b). Trois radiosources. La spirale est une source infrarouge. Comme dans d'autres groupes ce sont des émissions - x et infrarouges qui resultent de l'interaction des galaxies. Cette interaction n'est possible qu'au moment où les galaxies sont assezproches les unes des autres. Dans ce cas la vitesse de fuite des galaxies est de v(km/s) = 7000 ( 93.33 Mpc - 304 Mio. annèes-lunière).

 

Hickson 38

Ce groupe montre à l'est du cliché les deux galaxies (b et c) en interaction (Arp 237). La galaxie b - la deuxième de gauche - est une source infrarouge. Galaxie a (au SW du cliché) a un décalage vers le rouge comparable à ceux des galaxies b et c. Leurs vitesses de dispersion (12.9 km/s) sont très bas. Si j'ai bien compris, il s'agit ici d'une sorte de processus qu'on appelle aussi "cannibalisme" ou "merging". Ce qui en résulte ce sont des galaxies immenses et très riches de masse. Un processus assez rapide parlant de l'univers. Comparez aussi interstellarum Nr.15 "Shakhbazian-Galaxiengruppen", Teil II, Andreas Dominico.

 

Hickson 39

Ce groupe s'étend seulement sur une arcminute du SSE au NNW. Les galaxies ont des magnitudes de 16.9 à 17.6 . Galaxie a a un diamètre de seulement 11.7 arcsec. Toutes les quatre galaxies ont à peu près la même redshift. La vitesse de fuite est de 21000 km/s, c'est-à-dire elles sont à 280 Mpc ou presque à un milliard d'anées-lumière. Tout le cliché n'a que 7x4.5 arcmin de surface. Avec "un tas" de bonne volonté on reconnaît la spirale de la galaxie la plus au sud.

 

Hickson 40

Groupe superbe! Très connu aussi sous le nom de Arp 321 ou VV 116. Un quartette très compacte de galaxies en interaction. Il en existe une photo superbe au Catalog of Images by Subaru Telescope. Le mirroir japonais a 8 (!) mètres de plus de diamètre que celui de mon petit observatoire. Le télescope Subaru a recu son first light le 28 janvier 1999. La photo japonaise a été prise au foyer Cassegrain, 480 sec d'inegration avec un filtre J et 480 sec avec un filtre K'. Le champ du télescope 1.9 x 2.9 arcmin. Lisez (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, Science; Press Release: first light):

Single, isolated galaxies are rather rare in the Universe. They tend to form groups or clusters. A system with two galaxies is called a binary galaxy, a system containing more than two but less than several dozen galaxies is called a group, and a big system containing more than this is called cluster. There are groups of galaxies in which the members are in so small a space that they appear to be touching each other. These are called compact groups of galaxies. - The image shown here is a compact group of galaxies at a distance of 300 million light years in the constellation of Hydra. It is the 40th group in Hickson's catalog and is therefore called Hickson Compact Group (HGC) 40. From top to bottom, the 5 galaxies in the group are a spiral, an elliptical, two more spirals, and a lenticular (SO). They clearly appear to be touching each other. Interaction often occur in compact groups where galaxies are located so close to each other. Evidence of tidal interaction as a result of mutual gravitational attraction is actually seen in all 3 spiral galaxies in the group. The SO galaxy at the bottom also show evidence of interaction at its nucleus. Computer simulazions show that, as a result of gravitational interaction, galaxies merge to form 1 or 2 giant galaxies in a time scale short compared to the age of the Universe. We may be observing such a merger here. Two blueish white dots in the image are stars in our own Galaxy. Small reddish objects are galaxies located billions of light years away. They appear redder than the members of HCG40 because of the Doppler effect caused by the expansion of the Universe.

 

Hickson 42

Hickson 42 est dominé par la galaxie elliptique NGC 3091 (galaxie a) une source-x. Il y a encore quelques galaxies plus faibles. Les interactions gravitationnelles à faible distance, les forces de marée ont dépouillé la petite galaxie (c au NW). La vitesse de fuite des galaxies: 4000 km/s.

 

Hickson 43

Un quintette de galaxies spirales, d'une galaxie SO et une faible galaxie à un(e) redshift plus élevé(e). La vitesse de fuite des galaxies du quintette est de 10 000 km/s celle de la faible galaxie est de 19 505 km/s = 260 Mpc = 848 Mio. années-lumière.

 

Hickson 44 N

Quatre galaxies proches (NGC) qu'on connaît aussi sous le nom de Arp 316 ou VV 307. La galaxie dominante est la belle spirale NGC 3190 (regardez ses formidables dust lane !) . L'autre spirale NGC 3187 est en fait barrée. Il y en a une troisième que vous trouverez sur le cliché prochain (Hickson 44 S), une spirale (NGC 3185) au sud du groupe Hickson 44 entourée d'un anneau de nuages.

 

Hickson 44 S

 

Hickson 46

Un quatuor de quatre galaxies early-type. Les deux galaxies au centre se trouvent certainement en interaction. La galaxie (a) au sud-ouest est une radiosource. Les quatre galaxies possèdent une vitesse de fuite accordante (v = 8 000 km/sec).

 

Hickson 47

Un quatuor dont la galxie b au milieu est une galaxie elliptique particulière. Regardez le pont bien visible entre cette galaxie et celle au sud (une galaxie spirale SBb). La galaxie (b) elliptique au milieu posède une source compacte nucléaire. Autour de la galaxie a il y a des zones d'emission.

 

Hickson 48

Encore un groupe dominé par une galaxie elliptique (IC 2597). Au nord-ouest se trouve la petite galaxie d (mag 16.7); au sud d'elle c'est la glaxie c. Elle a une vitesse de fuite plus grande. Cette photo a été prise sous des conditions misérable. Notez aussi la déclinaison de ce groupe (- 26.5 degré)!

 

Hickson 49

Un petit quatuor très compacte. On reconnaît bien l'interaction; la vitesse de dispersion (radial velocity dispersion) entre les galaxies est petit (33.9 km/s). Dans les spirales les étoiles tournent pour ainsi dire au pas cadencé. Au contraire: Dans les galaxies elliptiques existe une rotation très bas mais une vitesse de dispersion haute (200 à 300 km/s). Donc leur vitesse de dispersion est beaucoup plus élevée que leur vitesse de rotation: mouvement chaotique!

 

Hickson 50

Le cliché montre le groupe le plus petit des 100 groupes de Hickson! J'ai pris les trois photos (3x 300 s, ST7 sans ABG, binning : 18x18 microns; Newton 12 inches, 1500 mm de focale; Lomo) lors de cette "pollution rouge" qu'on appelle aurore boréale. Je me suis donc immédiatement arrêté pour admiré ce spectacle super puis j'ai recommencé à prendre des photos de Hickson 50 (quand même c'est "la photographie Hickson" à son comble ou dirais-je:apogée!). Aujoud'hui je suis sûr que j'ai bien fait comme ca, car tout de suite après la troisième photo ce fut la deuxième arrivée de l'aurore boréale. Le groupe Hickson 50 est à une distance de presque deux (2) milliards d'années-lumière. Le diamètre du groupe se monte à 45 arcsec (ouest-est) et à 25 arcsec (nord-sud). Hickson croit que les cinq galaxies se trouvent dans une orbite autour d' un champ de gravitaion se composant de masse manquante (?), dark matter. [D'ailleurs les étoiles plus faibles que mag 20 ne sont pas visibles sur le cliché à cause de l'aurore boréale.]

 

Hickson 51

Un quintette et deux petites galaxies accompagnatrices qui se trouvent immédiatement aus sud de la galaxie elliptique principale (a).

 

Hickson 52

Un triplet (mot correcte?) de trois spirales plus une faible galaxie de late-type (décalage plus élevé vers le rouge).

 

Hickson 53

Le groupe est aussi connu sous le nom de Rose 27. Le groupe montre une grande spirale (a) au nord et une petite au sud . On reconnaît bien l'interaction entre les deux galaxies au sud. A l'est se trouve la petite galaxie (d) qui a un décalage vers le rouge plus élevé, une galaxie à l'arrière-plan. Le triplet a une base vitesse de dispersion et une basse masse-luminosité relation, rapport masse sur luminosité.

Diese Gruppe ist auch bekannt unter dem Namen Rose 27. Sie besteht aus einer grossen Spiralgalaxie (a) im Norden und kleineren, schwaecheren, aufeinander einwirkenden Nachbarn. Die vierte, schwache Galaxie (d) im E hat eine deutlich hoehere redshift, ist eine Hintergrundgalaxie. Das Triplet (a,b,c) hat eine relativ niedrige Geschwindigkeitsdispersion und ein niedriges Masse-Leuchtkraft-Verhaeltnis.

 

Hickson 54

Hickson 54 ist eine bemerkenwerte, besonders kleine Gruppe. Die vier Hauptdarsteller reihen sich wie eine kleine Kette, ueber nur 45 arcsec, von NE nach SW auf. Die kleine, schwache Galaxie (d) im NE wird mit Blau-Magnitude von 18.7, die zweite (e) in Richtung SW mit mag 16.8 angegeben. Eine diffuse Huelle ist um die beiden (a, b) anderen Galaxien zu erkennen. Galaxie a ist eine Spiralgalaxie. Mit gutem Willen ist um die gesamte Gruppe ein diffuser Ring von Emissionen zu sehen.

 

Hickson 55

Dies ist eine regelrecht berühmte Gruppe. Es ist die Nummer 172 im Katalog von Vorontsov-Vel'yaminov. Es handelt sich um eine sehr kompakte Gruppe in Form einer linearen Kette von 5 Galaxien. Vier der Galaxien haben eine zueinander passende redshift, eine Radialgeschwindigkeit von v = ca. 16 000 km/s. Die zweite Galaxie (von N her gesehen), die Galaxie e der Gruppe ist eine kleine, schwache Spiralgalaxie mit deutlich hoeherer redshift (V=36 880 km/s = 490 Mpc = 1 Mrd 600 Mio LJ !!) Die Galaxie ganz im E der Aufnahme (PGC 35662) gehoert nicht zur Gruppe. Das Objekt im NNE der Gruppe kann ich mir bisher nicht erklaeren.

 

Hickson 56

Diese Gruppe besteht aus fuenf Galaxien. Drei davon scheinen in engem Kontakt zu stehen, sich gegenseitig zu beeinflussen. Zei von diese drei Galaxien sind Radioquellen. Es wurden ebenfalls Infrarot-Emissionen in dem interagierenden Feld festgestellt. Laut Guide 7 wird die zweite Galaxie (b) von E her gesehen als Mk 176, Markarian 176 bezeichnet. In P. Hickson's "Atlas of Compact Groups of Galaxies" wird H56A als Markarian 176 geführt. (Danke Jens)

 

Hickson 57

Eine grosse Gruppe von 8 Galaxien, auch bekannt als Arp 320 und als VV 282. Bei 7 der Galaxien wurde die redshift untersucht und als zueinander passend gefunden! Laut "The Night Sky Observer's Guide" sind die Galaxien dieser Gruppe mit 16/18 Zoll-Teleskopen bei 150x unter dunklem, transparentem Himmel zu sehen. Laut DSL 98 hat Klaus Wenzel NGC 3746, 3745, 3748, 3751, 3750 und 3753 mit einem, 317 mm - Newton bei 312 x gesehen. Hickson d (NGC 3754 steht wohl zu nah an der deutlich helleren Galxie (a). Laut Luginbuhl und Skiff sind vier der Mitgkieder der Gruppe schon mit 25 cm zu sehen. Auch hier der Hinweis, dass 3753 und 3754 nicht zu trennen sind.

 

Hickson 58

Eine lockere Gruppe von 5 Galaxien, meist Spiralgalaxien. Die hellste Galaxie (a) weist Infrarot- und Radioemissionen auf. Galaxie c ist eine schwache Radioquelle. Die Grupp liegt zwischen Leo und Virgo. Die Bedingungen bei der Aufnahme waren alles andere als optimal (Wind(. Daher konnte keine zweite oder gar dritte Aufnahme gemacht werden. Es handelt sich bei der Aufnahme um eine einzige 300 sec Integration, allerdings gebinnt (18x18 microns) mit der ST7 non ABG am 12 Zoll-Newton, 1500 mm. Darkframe mit CCDOPS, Kontrast und Helligkeit geregelt sowie invertiert und zu jpg-Datei umgewndelt mit AstroArt.

 

Hickson 61

Vier herrliche Galaxien bilden diese aesthetische Gruppe, die nach dem catalog of Rose auch "the box" genannt wird.Eigentlich handelt es sich um ein Triplet, da die grosse irregulaere Galaxie (b, NGC 4173) eine erheblich niedrigere redshift aufweist als die anderen Gruppenmitglieder. Im DSL bestaetigt Klaus Wenzel die Sichtung der mag 13 hellen Galaxie a (NGC 4169) mit seinem 317 mm-Newton bei 170-facher Vergroesserung. Herbert Zellhuber hat sie sogar bei 80x mit seinem 200 mm Selbstbau-Newton gesehen. Die Aufnahme unten ist ein aus zwei 300 sec-Aufnahmen addiertes Bild dieser interessanten Gruppe.

 

Hickson 62

Gruppe 62 ist ein Quartet aus early-type Galaxien. Die beiden groessten Galaxien (a,b) ueberlappen sich und scheinen sich gegenseitig zu beeinflussen. Die hellere Galaxie enthaelt eine kompakte nukleare Radioquelle. Der ROSAT x-ray Satellit hat eine hohe Rate an heissen X-ray emittierenden Gasen festgestellt. Der stoerende helle Stern zwischen den drei noerdlichen und der suedlichen Galaxi ist SAO 139019 mit 13.36 mag

 

Hickson 63

Und nun zu dieser Gruppe 63! Sie werden sagen: Kein gutes Bild! Ich werde antworten: Die Aufnahme habe ich dem glücklichen Umstand zu verdanken, dass ich eine der wenigen Naechte erwischt habe, in der diese schwierige Galaxie ueberhaupt abzulichten war. Die vier locker beieinanderstehenden Galxien sind erstens recht schwach ( mag 14 - mag 17), dann haben sie insgesamt nur einen Durchmesser von ca. 3 Bogenminuten und ausserdem sind sie bei einer Deklination von -32° 30'15.8'' zu suchen! ... und trotzdem ist die Spiralstruktur der suedlichsten Galaxie deutlich zu erkennen. Aber zugegeben: Vielleicht wiederhole ich die Gruppe eines Tages von anderem Ort!

 

Hickson 64

Diese Gruppe besteht aus einem interagierenden Triplet. Grosse Materialfahnen ziehen sich von der suedlichsten Galaxie (a) hinueber zur Galaxie b und schliessen diese ein. Im Norden befindet sich die zur Gruppe gehoerende Galaxie H64c. Endlich kann ich mit diesem Foto einmal mehr zeigen als auf Hickson's Originalfoto abgebildet ist!!! Im Hickson-Katalog heisst es naemlich: " ... no CCD image is available for galaxy c". Auf meiner hier abgebildeten Aufnahme ist diese Sd-Galaxie deutlich ganz im Norden zu sehen.

 

Hickson 65

Gruppe 65 ist ein kompaktes Quintet recht heller Galaxien. Ausgedehnte, sich ueberlappende Aussenbereiche der elliptischen Galaxien sind sichtbar. Alle fuenf Galaxien haben eine in etwa uebereinstimmende Radialgeschwindigkeit von v = 14 600 km/s. Bei einer mittleren Hubble-Konstante von 75 ergibt das eine Entfernung von ca. 195 Mpc (das entspricht einer Entfernung von ca. 636 Mio. Lichtjahren). Uebrigens auch diese Gruppe hat eine Deklination von nur -29 d !

 

Hickson 68

Drei nahe Galaxien. die auch Radioquellen sind, bilden den Hauptbestandteil der Gruppe 68. Die zwei schwaecheren Galaxien (d und e) im E sind aber wohl auch mit der Gesamtgruppe interagieren. Alle fuenf Galaxien haben die annaehernd gleiche Radialgeschwindigkeit von etwa v ~ 2 300 km/s. Auf der W-Seite stoert ein heller Stern! Das Bild ist aus 3x100 sec Integrationen entstanden mit der gebinnten ST7 an dem 12-Zoll-Newton (1500 mm Brennweite). Bei der Bidbearbeitung habe ich Darrkframes gemacht, hot- und cool-pixels entfernt mit border den Ausschnitt bestimmt und dann in *.fit und als *.jpg abgespeichert. (Ende des ersten Durchgangs: 28/100 kompakten Hicksobgruppen!)

 

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