научная статья по теме ЭВОЛЮЦИЯ СПЕКТРА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ КАССИОПЕИ А ПО МНОГОЛЕТНИМ НАБЛЮДЕНИЯМ. НАБЛЮДЕНИЯ НА ЧАСТОТАХ 290 И 927 МГЦ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ЭВОЛЮЦИЯ СПЕКТРА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ КАССИОПЕИ А ПО МНОГОЛЕТНИМ НАБЛЮДЕНИЯМ. НАБЛЮДЕНИЯ НА ЧАСТОТАХ 290 И 927 МГЦ»

УДК 524.354+524.7-77

ЭВОЛЮЦИЯ СПЕКТРА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ КАССИОПЕИ А ПО МНОГОЛЕТНИМ НАБЛЮДЕНИЯМ. НАБЛЮДЕНИЯ НА ЧАСТОТАХ 290 И 927 МГц

© 2007 г. Е. Н. Виняйкин

Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" Н. Новгород, Россия

Поступила в редакцию 07.07.2006 г.

Выполнены многолетние измерения плотности потока радиоизлучения молодого остатка сверхновой Кассиопея А относительно радиогалактики Лебедь А на частотах 290 МГц и 927 МГц. Получены следующие значения среднего темпа векового уменьшения радиоизлучения Кассиопеи А: d290 мгц = = -0.67 ± 0.04% год"1 по интервалу времени 1978-2005 гг. и d927 Мщ = -0.71 ± 0.035% год"1 по интервалу времени 1977-2004 гг. Прослежена эволюция спектра радиоизлучения Кассиопеи А по многолетним наблюдениям на частотах 38, 151.5, 290, 927 и 2924 МГц.

PACS: PACS 98.38.Mz, 95.85.Bh, 98.54.Gr

1. ВВЕДЕНИЕ

В работе [ 1 ] представлены результаты многолетних измерений плотности потока радиоизлучения молодого остатка сверхновой (ОСН) Кассиопея А (Cas A) относительно стабильного радиоисточника Лебедь А (Cyg A) S^as A(t)Syg A на частотах v = 38, 81.5 и 151.5 МГц. По ним в [1] определены зависимости плотности потока радиоизлучения Cas А от времени и определены средние по времени наблюдений значения темпа векового уменьшения плотности потока радиоизлучения этого ОСН. В данной работе представлены результаты многолетних измерений S^as A (t)/SV?yg A на частотах 290 МГц (интервал времени 1978— 2005 гг.) и 927 МГц (1977-2004 гг.), выполненных в Радиоастрономической обсерватории НИРФИ "Старая Пустынь". Обсуждаются результаты многолетних наблюдений радиоизлучения Cas A на частотах 38, 151.5, 290, 927 и 2924 МГц.

2. НАБЛЮДЕНИЯ Частота 290 МГц

Многолетние измерения плотности потока радиоизлучения Cas А относительно Cyg A на частоте 290 МГц (длина волны Л = 1.03 м) проведены с помощью радиотелескопа РТМ-10 с 10-м параболической антенной (фокусное расстояние 2.75 м) в 27 эпохах в интервале времени с октября 1978 г. по ноябрь 2005 г. В измерениях до 1997 г. включительно [2-6] был использован модуляционный

супергетеродинный радиометр с шириной полосы на уровне 0.5 по мощности (Д^)0.5 = 12.5 МГц, а с 2003 г. — модуляционный радиометр прямого усиления с (Д^)0,5 = 3 МГц и чувствительностью

0.2 K с1/2. Облучатель антенны изготовлен в виде закороченного отрезка коаксиального волновода, внутренним проводником которого служит центральная труба, при помощи которой облучатель закреплен в первичном фокусе антенны радиотелескопа без использования тяг. Диаметр облучателя выбран из условия возбуждения в нем только первой высшей моды H11, что соответствует 0.8А. Глубина облучателя составляет ^3/4А. Ширина главного луча диаграммы направленности на уровне 0.5 по мощности в E -и H-плоскостях соответственно равна 7°50' х 7°30'.

Методика измерений состояла в чередующемся приеме радиоизлучения исследуемого источника Cas А (и опорных областей) и стабильного источника сравнения Cyg А (и опорной области) в интервале времени, когда их углы места приблизительно одинаковы и равны 72° ± 10°. Этим условием определяется звездное время и продолжительность одного сеанса наблюдений (около 2 ч в сутки), состоящего из циклов. Один цикл приема радиоизлучения Cas А общей продолжительностью 6 мин состоял из следующих этапов: первая опорная область — источник — вторая опорная область ("offl" — "on" — "off2"). Той же продолжительности цикл приема радиоизлучения Cyg А содержал аналогичную последовательность: опорная область — источник — опорная область

с CasA (t\/sCygA 290 МГц W'°290 МГц

1.21-

1.1

1.0

0.9

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Время, годы

Рис. 1. Результаты измерений отношения плотностей потоков Cas A и Cyg A на частоте 290 МГц в 1978— 2005 гг. в "Старой Пустыни" (табл. 1 ). Кривая (3) вписана методом наименьших квадратов с учетом весов (табл. 3, 4).

("off" — "on" — "off")1. Опорные области для Cas А имеют следующие координаты: прямое восхождение aoffl = acas A - 1h30m, aoff2 = acas A + + 1h30m, склонение ¿off1;2 = ¿CasA, опорная область для Cyg А - aoff = 19h40.5m, ¿off = 32° (на эпоху 1950.0). Приращение ATACasA антенной температуры находилось как разность антенной температуры при наведении радиотелескопа на источник и полусуммы антенных температур при его наведении на опорные области "1" и "2". Аналогично определялось приращение антенной температуры для Cyg А ATACyg a (~100 K) с той лишь разницей, что опорная область в этом случае одна. Вычислялось отношение ATAcas A/AT^Cyg a для каждой пары двух соседних циклов приема радиоизлучения Cas А и Cyg А в каждом из сеансов измерений (получалось 10-12 значений за сеанс) и производилось усреднение по всем сеансам. В результате получалось среднее на данную эпоху (AT^cas a/ATAcyg a). Число сеансов в одну эпоху наблюдений составляло обычно 2-3.

Наибольшее влияние на разброс значений указанного отношения в ходе сеанса наблюдений оказывают мерцания радиоизлучения источников на движущихся случайных неоднородностях ионосферы, играющей в данном случае роль хаотически неоднородного движущегося фазового экрана. Для обработки отбирались записи, полученные в условиях сравнительно невозмущенной ионосферы. Количественно это условие было таковым: [(ATa max - ATa min)/ATAmean] < 0.1,

где ATa max, ATa min и ATAmean соответственно максимальное, минимальное и среднее по времени приращение антенной температуры от радиоизлучения Cas А или Cyg А в произвольном цикле.

Из-за различия яркостной температуры диффузного галактического радиоизлучения вокруг Cyg А и в опорной области, а также яркост-ной температуры вокруг Cas А и полусуммы яркостных температур в опорных областях [7] отношение измеренных антенных температур (ATaC3s A/ATACyg л) отличается от отношения плотностей потоков источников на ту же эпоху:

S290 МГц^29^МГц = K(ATACas A/ATACyg A), (1) где

K = 1 +

A,

Cyg A

ACas

A

(2)

'Каждый сеанс наблюдений начинался и заканчивался циклом наблюдения Cas A.

ATACyg A ATACas A '

а ACygA, ACas a — величины, которые нужно вычесть соответственно из ATAcyg A, AT^CasA, чтобы учесть различие яркостных температур диффузного галактического радиоизлучения в направлении Cyg A, Cas A и в соответствующей опорной области и наличие других источников в главном луче антенны2. При получении (2) учтено то, что второе и третье слагаемые в правой части много меньше единицы.

Анализ изофот галактического радиоизлучения показывает, что основной вклад в отличие коэффициента K от единицы вносит второе слагаемое в правой части (2), поскольку галактическое радиоизлучение на частоте 290 МГц в области небосвода вокруг Cyg А яркое и неоднородное, а угловое разрешение радиотелескопа РТМ-10 невелико. По этой причине выход от Cyg А относительно данной опорной области оказывается завышенным, т.е. Acyg A > 03, (AT^Cas A/ATACyg A) заметно меньше отношения плотностей потоков и K > 1. Для определения коэффициента K в 1978 г. одновременно с описываемыми измерениями на частоте 290 МГц были проведены интерферометри-ческие измерения отношения плотностей потоков радиоизлучения этих же источников на частоте 200 МГц. Интерферометр с базой 60.9 м состоял из двух одинаковых 14-м радиотелескопов [1]. По результатам этих измерений с учетом разницы спектральных индексов источников [10] и был определен коэффициент K = 1.19 ± 0.03.

В табл. 1 и на рис. 1 приведены значения SCo Мгц(^2С9^МГц для 27 эпох с 1978 по 2005 гг.,

2Различие вкладов радиоизлучения Земли в антенную температуру при наведении антенны на источник и опорную область измерялось по методике, описанной в [8]. Оно оказалось много меньше величин ACygA, ACas a и было учтено.

3Около 4% в Д Ta cyg a вносит ОСН y Лебедя (DR4) [9].

Таблица 1. Результаты измерений отношения плотностей потоков Г290 МГц = ^о8МщИЛ^Мщ с помощью РТМ-10 в "Старой Пустыни"

Эпоха t r290 МГц a

1978.8 1.126 0.007

1979.9 1.123 0.011

1980.8 1.154 0.008

1980.9 1.1495 0.006

1981.6 1.123 0.007

1981.9 1.128 0.006

1982.6 1.116 0.006

1982.9 1.121 0.013

1983.7 1.096 0.008

1984.72 1.057 0.012

1985.5 1.071 0.007

1985.87 1.082 0.0095

1986.58 1.073 0.008

1986.87 1.06 0.011

1987.56 1.065 0.008

1988.57 1.058 0.0095

1989.58 1.051 0.012

1992.75 1.041 0.017

1993.84 1.046 0.015

1994.78 1.059 0.017

1995.81 1.046 0.014

1996.85 1.027 0.008

1997.73 1.033 0.012

2003.825 0.950 0.007

2004.60 0.951 0.009

2005.80 0.966 0.008

2005.91 0.961 0.008

полученные умножением (АТас^а/АТас^а) для каждой из эпох на 1.194. Приведенные в табл. 1 и на рис. 1 ошибки описывают случайный разброс значений АТ4СазА/АТ4С^А при надежности 68.3%, что соответствует "1ст"5.

В конце ноября 2002 г. были выполнены точно такие же измерения на частоте 290 МГц, но с

4Коэффициент К уменьшается со временем из-за третьего слагаемого в правой части (2). Как показывают измерения и оценки, это изменение за 27 лет наблюдений по абсолютной величине меньше 0.01.

5В [1] погрешности также соответствуют "1а".

Таблица 2. Результаты измерений отношения плотностей потоков Г927 МГц = £С2а78МГц(^^Су78МГц с помощью радиотелескопа РТ-10 в "Старой Пустыни"

Эпоха t r927 МГц a

1977.8 1.261 0.004

1980.95 1.286 0.005

1981.5 1.248 0.004

1981.9 1.257 0.004

1982.65 1.232 0.006

1982.9 1.235 0.006

1986.56 1.187 0.003

1987.59 1.190 0.004

1989.78 1.188 0.010

1991.91 1.165 0.004

1992.74 1.149 0.008

1993.84 1.134 0.004

1994.71 1.135 0.007

1995.81 1.115 0.008

1996.78 1.101 0.011

1998.81 1.073 0.012

1999.92 1.091 0.002

2002.58 1.096 0.011

2004.64 1.098 0.008

помощью параболического 14-м радиотелескопа РТ-14 (фокусное расстояние 4.6 м). Путем сопоставления результата с многолетними измерениями на РТМ-10 (1978-2005 гг.) был определен коэффициент K = 1.045 ± 0.015 для измерений с помощью РТ-14. Таким образом, можно продолжить в будущем эту программу с помощью любого из двух радиотелескопов: РТМ-10 или РТ-14.

Частота 927МГц

Многолетние измерения плотности потока радиоизлучения Cas А относительно Cyg А на частоте 927 МГц (длина волны 32.4 см) [2-6, 8, 1113] проведены при помощи радиотелескопа РТ-

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.

Показать целиком