АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 84, № 7, с. 634-641
УДК 524.354.2-77
ЭВОЛЮЦИЯ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ КРАБОВИДНОЙ ТУМАННОСТИ ПО МНОГОЛЕТНИМ НАБЛЮДЕНИЯМ НА ЧАСТОТАХ 927 И 151.5 МГЦ
© 2007 г. Е. Н. Виняйкин
ФГНУ "Научно-исследовательский радиофизический институт", Нижний Новгород, Россия Поступила в редакцию 05.09.2006 г.; после доработки 27.12.2006 г.
Выполнены многолетние измерения плотности потока радиоизлучения Крабовидной туманности относительно радиоисточника Орион А на частоте 927 МГц и относительно радиоисточников Лебедь А и Дева А на частоте 151.5 МГц. Получены следующие значения среднего темпа векового уменьшения радиоизлучения Крабовидной туманности: а927 мгц = —0.18 ± 0.10% год-1 по интервалу времени 1977—2000 гг. и а1515 МГц = —0.3 ± 0.1% год-1 по интервалу времени 1980—2003 гг. Средневзвешенное по результатам многолетних относительных измерений на частотах 86, 151.5, 927 и 8000 МГц значение составляет dmw = —0.17 ± 0.02% год-1. Вековое уменьшение частотно независимо с верхним пределом значения модуля скорости изменения спектрального индекса радиоизлучения туманности /11
— < 3 х 10 год-1 и постоянно во времени при усреднении по большим интервалам времени. аЬ
С использованием результатов измерений на частотах 151.5 и 927 МГц по данным настоящей работы и абсолютных измерений на частотах 81.5 и 8250 МГц по данным из литературы и с учетом векового уменьшения радиоизлучения определен спектр радиоизлучения Крабовидной туманности на эпоху 2010.0.
PACS: 98.38.Mz, 95.85.Bh
1. ВВЕДЕНИЕ
В работах [1, 2] сообщалось о наблюдениях плотности потока радиоизлучения Крабовидной туманности (радиоисточник Телец А) на частоте 927 МГц относительно радиоисточников Орион А, Лебедь А и Дева А, приведших к обнаружению векового уменьшения интегрального радиоизлучения этого плерионного остатка сверхновой (ОСН) 1054 г. Далее наблюдения на частоте 927 МГц были продолжены [3] и, кроме того, проведены наблюдения на частоте 151.5 МГц с целью исследования возможной частотной зависимости эволюции радиоизлучения Тельца А (Tau A). В данной работе представлены результаты измерений плотности потока радиоизлучения Tau A относительно Ориона А (Orion A) на частоте 927 МГц с октября 1977 по декабрь 1999 гг. и относительно Лебедя А (Cyg A) и Девы А (Vir A) на частоте 151.5 МГц в 1980 и 2003 гг. По результатам этих измерений определены средние по указанным интервалам времени значения темпа векового уменьшения плотности потока радиоизлучения Tau A на частотах 927 и 151.5 МГц. Эти значения сопоставлены с результатами предшествующих многолетних отно-
сительных измерений Tau A на частотах 86 МГц [4] и 8000 МГц [5].
2. НАБЛЮДЕНИЯ И РЕДУКЦИЯ ДАННЫХ Частота 927МГц
Измерения плотности потока радиоизлучения Tau А относительно Orion А на частоте 927 МГц (длина волны 32.4 см) проведены при помощи радиотелескопа РТ-10 с 10-ой параболической антенной (фокусное расстояние 2.8 м) в Радиоастрономической обсерватории (РАО) "Старая Пустынь" в 7 эпохах интервала времени октябрь 1977 г.—декабрь 1999 г. В измерениях 1977 и 1981 гг. был использован модуляционный радиометр прямого усиления с шириной полосы на уровне 0.5 по мощности 21 МГц и облучатель в виде полуволнового вибратора со щелевой запит-кой и с контррефлектором. Позднее применялся облучатель в виде открытого конца синфазного конического волновода, а высокочастотная часть радиометра и квадратичный детектор размещались уже не в кабине радиотелескопа, как ранее, а в отдельном модуле вблизи фокуса антенны [6]. Чувствительность радиометра при этом составила
0.15 K c1/2. Ширина главного луча диаграммы направленности РТ-10 на уровне 0.5 по мощности в E -и H-плоскостях соответственно равна 2° 33f х X 20 22', что много больше угловых размеров Tau А и Orion А.
Методика наблюдений состояла в поочередной регистрации радиоизлучения Tau A и опорной области и Orion A и опорной области вблизи кульминации обоих источников в интервале часовых углов —0h 20m ... + 0h 20m 1. Этим определялась продолжительность одного сеанса наблюдений, количество которых в одну эпоху составляло от 3 до 5. Все наблюдения проведены в ночное время. введение радиотелескопа на опорную область (^offTauA = 5h50m, ffauA = 180;
«offOrionA = 5h 12m, ^offOrionA = —60; эпоха 1950.0) осуществлялось дважды в каждом цикле наблюдений: до и после наведения на источник. Oдин цикл наблюдения Tau A или Orion A занимал 6 мин (2 мин "опорная область" + 2 мин "источник" + + 2 мин "опорная область"). Приращение ATATauA антенной температуры в каждом цикле было определено как разность антенной температуры при наведении радиотелескопа на Tau A и среднего антенных температур при наведении на опорную область в начале цикла и в его конце. Таким же образом было определено AT^^^a (^9 K).
Величины ATATauA и AT^^^ исправлялись за разность вкладов радиоизлучения Земли при наведении радиотелескопа на источник и его опорную область по методике, изложенной в [1].
Далее, поскольку углы места Tau A и Orion A в кульминации существенно различны (соответственно 560 и 28.50 ), то измеренные значения отношения приращений антенных температур
ATATauA ^ A.A. Ts
---были умножены на коэффициент Ka =
ATAOrionA
= 0.992, чтобы учесть различие в величине поглощения радиоизлучения источников в атмосфере. Коэффициент KA вычислен с использованием результатов измерения поглощения в атмосфере на волне 31.9 см [7].
Еще одна поправка обусловлена наличием линейно-поляризованной компоненты в радиоизлучении Tau A и тем, что антенна радиотелескопа принимала линейную (вертикальную) поляризацию. Чтобы учесть это обстоятельство был использован коэффициент Kp [8]
Kp = {1 + P C0S[2(XA — Xeq + qeq)]}_1, (1)
где P — степень поляризации радиоизлучения источника, xA — позиционный угол в картинной
1 Выполнить условие равенства углов места источников при
наблюдениях Tau A и Orion A на широте PAO "Старая
Пустынь" (^56° ) невозможно.
Длина волны, см
Рис. 1. Степень поляризации интегрального радиоизлучения Tau A (в процентах) на волнах в интервале 1.55—31.3 см согласно [8, 10—24] и аппроксимирующая степенная зависимость (2) от длины волны для А > 5 см.
Рис. 2. Позиционный угол (в градусах) плоскости поляризации линейно поляризованной компоненты интегрального радиоизлучения Tau A согласно [8, 10—24] в зависимости от квадрата длины волны и аппроксимирующая прямая (3).
плоскости линейного вибратора облучателя антенны, отсчитываемый от вертикали против часовой стрелки, xeq — позиционный угол плоскости поляризации линейно-поляризованной компоненты радиоизлучения источника в экваториальной системе координат, qeq — параллактический экваториальный угол2. В данных измерениях поляризация антенны была вертикальной: xa = 0. С целью определения P и xeq на частоте измерений были проанализированы все имеющиеся в литературе результаты измерений линейной поляризации интегрального радиоизлучения Tau A [8, 10—24].
2Выражение для KP, приведенное в [9], не содержит qeq и применимо лишь в кульминации источника, когда qeq = 0.
636
ВИНЯЙКИН
Таблица 1. Результаты измерений отношения плотностей потоков Tau A и Orion A на частоте 927 МГц с помощью РТ-10 в "Старой Пустыни"
Эпоха, t с TauA с927 МГц с OrionA с927 МГц а
1977.8 2.655 0.045
1981.95 2.576 0.017
1983.07 2.655 0.034
1989.08 2.486 0.045
1990.05 2.453 0.039
1992.16 2.509 0.034
1999.92 2.531 0.023
2 5
c3<N
1975 1980 1985 1990 1995 2000 Время, годы
Рис. 3. Результаты измерений отношения плотностей потоков Tau A и Orion A на частоте 927 МГц в 1977—1999 гг. в "Старой Пустыни" (табл. 1). Прямая (4) вписана методом наименьших квадратов с учетом весов.
Из (2) и (3) следует, что P32.4 см = 1.0 ± 0.3%, Xeq32.4 см = 4.5o ± 1°. Подставляя эти значения и XA = 0 в (1), получим, например, для qeq = 0 KP = = 0.99.
Из-за различия яркостной температуры диффузного галактического радиоизлучения вокруг Tau A и в опорной области, вокруг Orion A и в
о * ATATauA *
опорной области отношение —- необхо-
ATAOrionA
димо еще умножить на коэффициент K = 1.125 ±
о TauA
Sn07 ЛАТ
± 0.03 [25], чтобы получить отношение
927 МГц(£)
На рис. 1 приведены значения степени линейной поляризации P интегрального радиоизлучения Tau A в зависимости от длины волны А в интервале 1.55—31.3 см вместе с аппроксимирующей степенной зависимостью для А > 5 см
Px(%) = (31.5 ± 5.0)(А(см))-°-98±0-07, (2)
а на рис. 2 — позиционного угла xeq в зависимости от А2 вместе с аппроксимирующей прямой, полученной по всем данным в интервале 1.55—31.3 см,
XeqA = -(0.136 ± 0.003)(А(см))2 + (147 ± 1). (3)
Коэффициент при А2 в (3) равен мере вращения плоскости поляризации RM = -23.7 ± 0.5 рад/м2, свободный член (xeq)in = 147e ± 1e — внутреннему значению позиционного угла плоскости поляризации.
о OrionA с927 МГц
плотностей потоков радиоизлучения этих источников.
В табл. 1 и на рис. 3 приведены значения
о TauA с927 МГцВД
—OrionA для семи эпох, полученные путем усред-
С927 МГц
нения по всем сеансам в соответствующую эпоху3. Указанные ошибки характеризуют случайный
. „ ATATauA
разброс значений ---с учетом первых трех
ATAOrionA
поправок (за разность вкладов Земли, поглощения в атмосфере и за поляризацию Tau A) и равны 1 а.
Аппроксимируя данные табл. 1 прямой линией методом наименьших квадратов с учетом весов, получим
S TauA
ST = -(4-6 ± 2.6) х 10"3(t - 1988.9) +
S927 МГц
(4)
+ (2.553 ± 0.020).
Из (4) следует, что темп уменьшения плотности потока радиоизлучения Tau A на среднюю эпоху (t) = 1988.9 равен
d927 МГц = (°92711МГц) 1 (^С9271МГц/dtt) = (5)
= -0.18 ± 0.10% год"1.
С целью проверки стабильности источника сравнения Orion A и всей процедуры многолетних измерений Tau A параллельно проводились и измерения отношения антенных температур пары источников Cyg A—Orion A. Радиоизлучение Cyg A и Orion A регистрировалось в таком интервале звездного времени длительностью 40ш, в котором разность углов места этих источников по абсолютной величине была менее 4°. Поэтому поправка на разницу поглощения в атмосфере в этом случае не нужна. Учет поляризации здесь
3В [3, 26] приведены значения отношения пл
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.