ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 41, № 11, с. 659-664
ЭВОЛЮЦИЯ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ H2O В IRAS 20126+4104
© 2015 г. Е. Е. Лехт*, М. И. Пащенко, Г. М. Рудницкий
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва
Поступила в редакцию 18.05.2015 г.
Представлены результаты исследования мазерного излучения H2O отдельных деталей в источнике IRAS 20126+4104, который относится к типу холодных ИК-источников. Наблюдения проводились на 22-м телескопе Пущинской радиоастрономической обсерватории. Обнаружен дрейф лучевой скорости деталей, который вызван их торможением на стыке между ускоренным веществом джета и окружающей молекулярной средой в джете. Наблюдаемая тенденция дрейфа излучения H2O в целом связана с последовательным возбуждением мазерных деталей или их скоплений фронтом ударной (или магнитно-гидродинамической) волны. Приведена оценка периода вращения джета (^150 лет).
Ключевые слова : звездообразование, мазеры, джеты и потоки, индивидуальные объекты (IRAS 20126+4104).
DOI: 10.7868/S0320010815100034
ВВЕДЕНИЕ
IRAS 20126+4104 относится к типу холодных ИК-источников. Такие объекты располагаются в так называемых теплых облаках, имеющих температуру порядка 40 K и высокую плотность вещества. Расстояние до него оценивается как 1.7 кпс (Вилкинг и др., 1989; Москаделли и др., 2011). IRAS 20126+4104 связан с протопланетным асимметричным неоднородным диском размером ^1000 а.е., скорость вращения вещества в котором растет при приближении к центру диска (Чесарони и др., 2014); т.е. диск является Кеплеровским.
В источнике IRAS 20126+4104 имеется биполярное истечение вещества (джет/поток), исходящее из протозвезды (YSO). В качестве модели принимается конической формы струя (Москаделли и др., 2005). Джет имеет прецессию относительно оси диска (Шефферд и др., 2000), а также вращение вокруг собственной оси (Чесарони и др., 2014). Причиной прецессии может быть присутствие другого молодого звездного объекта. Наблюдения на 2.2 мкм в континууме и в линии H2 с различными фильтрами показали, что имеется биполярная туманность, которая ориентирована вдоль молекулярного потока (см., например, Чесарони и др., 2013).
Центром активности является звезда типа B0.5 массой Mq (см., например, Чесарони и др., 2005) и светимостью 104 Lq.
Электронный адрес: lekht@sai.msu.ru
IRAS 20126+4104 является источником мазер-ного излучения метанола, гидроксила и водяного пара. В главных линиях OH 1665 и 1667 МГц наблюдается сильная переменность мазерного излучения (Колом и др., 2015). В линии H2O 1.35 см были построены карты расположения мазерных деталей для большого числа эпох, благодаря чему обнаружены собственные движения наиболее стабильных мазерных деталей (см., например, Москаделли и др., 2005). Мониторинг, выполненный в линии H2O на протяжении 23 лет, выявил существование циклического, более или менее периодического характера переменности мазерного излучения H2O (Колом и др., 2015). Продолжительность цикла активности составила от 3.4 до 5.5 г.
НАБЛЮДЕНИЯ И АНАЛИЗ ДАННЫХ
Наблюдения источника IRAS 20126+4104 были выполнены на радиотелескопе РТ-22 Пущин-ской радиоастрономической обсерватории с июня 1991 г. по май 2015 г. Спектры этого источника опубликованы в работах Лехта и др. (2007) и Ко-лома и др. (2015). Начиная с 2006 г. используется 2048-канальный автокорреляционный анализатор спектра, что позволило нам проводить наблюдения в широком интервале лучевых скоростей. Спектральное разрешение составило 0.0822 км/с.
На рис. 1 приведен один из спектров, полученный 27 января 2015 г. Излучение на скорости —4 км/с может быть связано с диском, а на скорости —23 км/с связано со скоплением деталей,
40
к t*
ей M О H
о к
g 20 о о к н о ч С
-30
-10 0 10 Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Спектр мазерного излучения H2O в IRAS 20126+4021.
24
20
16
12 8
/с м/
* 0 ь т с
рос -4
о к с
3 -8
я
е ч
£-12
1-1-1-'-Г
IRAS 20216+4104
—13: 12 У"
i
>
-16 -20 -24 -28
1a
. U^a 'Sa У
3a
--------л-----. . ---------4-Z- V- »
11 *
4
13
12
14
: А г
7a р» Ч
9 *
6a
♦ . >
10
6a a
»!
! Vf !
¡•M
t ttt
t. r
J_L.
1992
1996
2000
2004 Годы
2008
2012
2016
Рис. 2. Переменность лучевой скорости отдельных деталей мазера H2O (см. текст).
имеющих синее смещение и расположенных на период с 1991 по 2015 г. Также включены данные краюджета. Тофани и др. (1995), отраженные светлыми кружНа рис. 2 показана переменность лучевой ско- ками. Штрихпунктирная линия соответствует скорости отдельных эмиссионных деталей H2O в ис- рости системы IRAS 20126+4104. Тонкими сплош-точнике IRAS 20126+4104, полученных нами в ными линиями показан дрейф по лучевой скорости
4
Лучевая скорость, км/с
Рис. 3. Центральные части спектров H2O в эпохи вспышек. Указаны эпохи наблюдений и ширины линий по уровню 0.5.
некоторых деталей. Штриховыми линиями отражены тенденции дрейфа излучения в целом от больших групп деталей. Все они пронумерованы. Внизу вертикальными стрелками отмечено шесть эпох VLA-наблюдений, взятых их работ Москаделли и др. (2000) и (2005), Тринидад и др. (2005), Эдрис и др. (2005), Москаделли и др. (2011) и Суркис и др. (2014) соответственно. Отрезками вертикальных линий отмечены эпохи максимумов излучения H2O (Колом и др., 2015). Пунктирной линией показано положение неосновного максимума.
дискуссия
Переменность излучения отдельных деталей в источнике IRAS 20126+4104 была отражена в работе Москаделли и др. (2005) по результатам 15-летнего мониторинга на 32-м антенне Медичи (Италия). Результаты анализа приведены с 12 сентября 1995 г. в течение 9 лет. Ими были выделены три детали, имеющие дрейф по лучевой скорости. Наш мониторинг выполнен с более высоким спектральным и временным разрешениями. Мы выделили больше эмиссионных деталей и проследили за их эволюцией. Неполнота нашего мониторинга состоит в том, что в очень широком диапазоне лучевых скоростей мы наблюдали только с 2006 г.
Мы обнаружили два вида дрейфа мазерного излучения H2O — дрейф излучения отдельных деталей и дрейф излучения в целом. До 2012 г. четко выделяются отдельные эмиссионные детали, а также более сложные их конфигурации: цепочки и скопления. После 2012 г. происходили существенные вариации структуры спектров H2O и не наблюдались долгоживущие детали, т.е. проявление активности отдельных деталей было кратковременным, а само их появление носило хаотический характер. Причиной может быть сложная структура и кроме
собственных движений мазерных деталей могут быть турбулентные движения вещества в джете.
Дрейф мазерного излучения отдельных деталей
Мы наблюдали достаточно много одиночных деталей с ярковыраженным дрейфом по лучевой скорости, в сторону как увеличения скорости, так и уменьшения. Наиболее сильный дрейф имели детали, обозначенные на рис. 2 номерами с 1а по 7а. Модуль величины дрейфа этих деталей составлял от 0.46 до 0.93 (км/с)/год. Детали 4а и 6а соответствуют деталям 1 и 2, рассмотренным в работе Москаделли и др. (2005). Мы наблюдали их на более коротком временно)м интервале и получили темп изменения скорости —0.78 и 0.93 (км/с)/год, что более чем в 2 раза меньше, чем у Москаделли. Это может быть объяснено нелинейным изменением лучевой скорости деталей со временем. По отношению к скорости системы IRAS 20126+4104 (—3.5 км/с) дрейф лучевых скоростей мазерных деталей уменьшался. Это вызвано их торможением на стыке между ускоренным веществом джета и окружающей молекулярной средой в джете (Мос-каделли и др., 2005).
Кроме отдельных деталей мы провели исследование двух скоплений деталей, в каждом из которых имеется доминирующая деталь. Первое скопление имеет среднюю лучевую скорость около —7 км/с, т.е. близкую к центральной скорости мазерного излучения H2O в IRAS 20126+4104. Доминирующей является деталь с номером 7a (рис. 2). Эволюция излучения скопления показана на рис. 4. Имеется дрейф лучевой скорости.
Другое скопление проявило себя в период роста активности мазера с конца 2014 г. Скопление имеет большое синее смещение по лучевой
-10 -8 -6 Лучевая скорость, км/с
Рис. 4. Эволюция одной из главных деталей в период мазерной активности 2009—2010 гг.
скорости (И^ 23 км/с) и располагается на внешней стороне джета. Наблюдается небольшой дрейф лучевой скорости основной детали с —23 до —23.4 км/с.
Структура с номером 8 может быть представлена в виде многозвенной цепочки. Дрейф наблюдаемого от нее излучения вызван последовательным возбуждением деталей в этой структуре и проявляется дрейф при наличии градиента лучевой скорости.
Дрейф мазерного излучения в целом
Наблюдаемая тенденция дрейфа излучения в целом связана с последовательным возбуждением мазерных деталей или их скоплений фронтом ударной (или магнитно-гидродинамической) волны. Время запаздывания зависит от расположения мазерных деталей относительно фронта волны, причем чем выше скорость имели детали, тем
больше было время запаздывания максимума излучения. В последующие циклы активности (после 2006 г.) время запаздывания становилось все меньше и меньше. Таким образом, в каждом последующем цикле активности конденсации располагались все ближе и ближе к фронту волны. Исключением была вспышка в 2005 г.
Исследования формы линии
Для исследования формы линии были выбрано несколько эмиссионных деталей в периоды максимумов излучения и при условии, что форма линии была достаточно симметричной. Таких случаев было всего три: в 1996, в конце 2001 и в середине 2002 г. (см. рис. 3). Мы установили, что с увеличением интенсивности излучения ширина линии менялась незначительно. Время нахождения в активной фазе было небольшим. Такой характер
26.11.2014
21.12.2014
-28 -24 -20
Лучевая скорость, км/с
Рис. 5. Эволюция наиболее сильного излучения Н2 О в 2014—2015 гг.
эволюции может быть вызван неоднородной структурой мазерной конденсации.
Достаточно узкие линии (0.36 и 0.42 км/с) наблюдались в июле—августе 2002 г. Такие узкие линии могут возникать только вследствие тепловых движений молекул при отсутствии турбулентных мелкомасштабных движений. При ра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.