УДК 524.527- 77+524.3-52
МАЗЕР H2O В ИСТОЧНИКЕ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ IRAS 20126+4104
© 2007 г. Е. Е. Лехт1, М. И. Пащенко2, А. М. Толмачев3
1Национальный институт астрофизики, оптики и электроники, Тонанцинтла, Мексика
2Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 3Пущинская радиоастрономическая обсерватория, Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева, Пущино, Московская область, Россия Поступила в редакцию 20.10.2006 г.; после доработки 27.12.2006 г.
Представлены результаты мониторинга мазера H2O в источнике ИК-излучения IRAS 20126+4104, связанного с плотным холодным молекулярным облаком. Наблюдения были выполнены на 22-м радиотелескопе Пущинской радиоастрономической обсерватории (Россия) в период с июня 1991 г. по январь 2006 г. Спектр мазерного излучения H2O простирается от —16.7 до 4.8 км/с и распадается на отдельные группы эмиссионных деталей. Обнаружена циклическая переменность интегрального потока с периодом от 3.4 до 5.5 года, а также сильные вспышки отдельных эмиссионных деталей с потоками до 220 Ян. Показано, что большие ширины линий в периоды высокой активности мазера вызваны мелкомасштабными турбулентными движениями вещества. В качестве модели источника принимается расширяющаяся оболочка вокруг молодой звезды. Протозвезда имеет небольшую пекулярную скорость относительно молекулярного облака (~2 км/с). Отдельные эмиссионные детали образуют организованные структуры, в том числе многозвенные цепочки.
PACS: 98.58.Ec, 97.10.Bt
1. ВВЕДЕНИЕ
Источник IRAS 20126+4104 связан с холодным молекулярным облаком (T ~ 40 K), расположенным в сложном комплексе Cygnus-X на расстоянии 1.7 кпк от Солнца, и интенсивно излучает в далеком ИК-диапазоне (1381 Ян в диапазоне 60 мкм и 1947 Ян в диапазоне 100 мкм [1]). Молекулярное облако не излучает в континууме и не наблюдается в видимом диапазоне длин волн [1]. Находящаяся в нем протозвезда также не наблюдается из-за большого поглощения в облаке — излучение про-тозвезды поглощается газо-пылевой материей и переизлучается в далеком ИК-диапазоне с тепловым спектром. Вилкинг и др. [1] наблюдали облако в радиолинии молекулы CO на лучевой скорости —3.7 км/с. Источник ассоциируется с биполярным выбросом, вытянутым в направлении север—юг и имеющим длину 20" [2]. Практически на той же скорости, что и CO, было обнаружено излучение в линии CS (V = —3.8 км/с) [3]. Перечисленное выше свидетельствует о том, что объект IRAS 20126+ +4104 является очень молодым.
Мазерное излучение OH было обнаружено Ко-эном и др. [4] в линии 1665 МГц в правой круговой поляризации на лучевых скоростях —11.9 и 2.0 км/с с потоками 4 и 5.7 Ян, соответственно.
В левой круговой поляризации этой линии не наблюдалось излучения, большего чем 0.2 Ян. Впоследствии Пащенко и Ле Скерен [5] показали, что имеются временные вариации излучения OH и за период с 1988 по 1991 гг. "поменялись местами" главный и вторичный максимумы излучения — их потоки стали 9 и 2.2 Ян. Кроме того, в главной линии OH 1665 Ян в левой круговой поляризации они обнаружили слабое излучение (0.5 Ян) на скорости —4.5 км/с — достаточно близкой к скорости плотного молекулярного облака (—3.7 км/с в линиях CO [2] и —3.8 км/с в линии CS [3]), и слабое неполяризованное излучение (0.3 Ян) в саттелит-ной линии 1612 МГцна скорости —10.7 км/с.
В линии H2O на 1.35 см мазерное излучение (F = 45 Ян) было обнаружено в 1992 г. на VLsr = = —4.1 км/с [5, 6], т.е. также на скорости, близкой к скорости молекулярного облака. Согласно Ксиангу и Тернеру [6], мазер H2O смещен относительно центра источника IRAS на 5" и, таким образом, он должен ассоциироваться с биполярным потоком. Однако практически одновременно в работе Тофа-ни и др. [7] было показано, что излучение H2O, обнаруженное ими в ноябре 1992 г., точно проецируется на источник IRAS и исходит из трех областей,
ориентированных в направлении восток—запад и расположенных в пределах 0.5".
В направлении IRAS 20126+4104 также наблюдалось и мазерное излучение в линиях метанола. Мазер метанола II класса на частоте 6.7 МГц обнаружили Маклеод и Гайлард [8] на двух лучевых скоростях: на скорости —6 км/с с потоком 7 Ян и более слабое излучение на скорости —8 км/с. Метанольный мазер I класса излучает на скорости —3.5 км/с [9]. В 1995 г. Слыш и др. [10] наблюдали также двухпиковое симметричное излучение, но с существенно большими потоками — около 60 Ян на скоростях —7.6 и —6.5 км/с. Позже, в 1999 г. Шымчак и др. [11] наблюдали асимметричное излучение в интервале скоростей от —8 до —5 км/с с потоком в максимуме 38 Ян. Все это свидетельствует о том, что мазер метанола в IRAS 20126+ +4104 является сильно переменным.
Впервые результаты длительного мониторинга мазера H2O для аналогичного класса источников были опубликованы для IRAS 06308+0402 [12]. Было показано, что циклический характер переменности мазерного излучения H2O этого очень молодого объекта имеет период в несколько раз меньше, чем в случае мазеров, связанных с обычными, не холодными молекулярными облаками. Является ли это закономерностью или только исключением?
Результатам мониторинга мазера H2O в IRAS 20126+4104 в течение 1991-2006 гг. посвящена настоящая публикация.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ
Наблюдения мазерного излучения H2O в направлении источника IRAS 20126+4104 (а1950 = = 20h 12m41s, ¿1950 = 41°04'20") были выполнены на 22-м радиотелескопе РТ-22 (Пущино) с июня 1991 г. по январь 2006 г. Средний интервал между нашими наблюдениями составлял примерно 2.3 мес. Шумовая температура системы с охлаждаемым транзисторным усилителем на входе находилась в интервале 150-230 К. Проведенная в 2000 г. модернизация радиометра позволила понизить шумовую температуру системы до 100-130 К.
Анализ сигнала осуществлялся 96-канальным, а с июля 1997 г. — 128-канальным анализатором спектра фильтрового типа с разрешением 7.5 кГц (0.101 км/с по лучевой скорости в линии 1.35 см), с конца 2005 г. — 2048-канальным автокоррелятором с разрешением 6 кГц (0.081 км/с). Для точечного источника антенная температура в 1 K соответствует плотности потока 25 Ян.
На рис. 1 представлен каталог спектров H2O. Двойной стрелкой дана цена большого деления в Ян. По горизонтальной оси отложена скорость относительно местного стандарта покоя. Для удобства в каждом спектре проведены нулевые базовые линии, а все графики представлены в одинаковых масштабах.
На рис. 2а построено наложение всех спектров, за исключением тех, в которых отсутствовало излучение. Наблюдается деление спектра на отдельные участки, в которых сосредоточено излучение эмиссионных деталей: —16.5 ... — 12.5, -12.5... — 3.4, —3.4—1.0 и 1.0-4.8 км/с. Границы раздела обозначены отрезками вертикальных линий, а сами участки обозначены индексами а,Ь,с и d, соответственно. На протяжении всего 15-летнего мониторинга лишь на границе раздела участков Ь и с наблюдалось слабое излучение с потоком не более 15 Ян (1991, 2001 и 2004 гг.). Во все остальные эпохи потоки между группами деталей не превышали 6-8 Ян. Сплошными стрелками показано положение эмиссионных деталей мазера метанола [8], которые совпадают с положением самого интенсивного излучения мазера водяного пара, а пунктирными стрелками — положение пиков излучения мазера гидроксила на 1665 МГц [5].
На рис. 2б отрезками горизонтальных линий для каждого спектра даны интервалы лучевых скоростей, в которых наблюдалось мазерное излучение H2O. Обращает на себя внимание тот факт, что со временем активность мазера смещалась от одной группы эмиссионных деталей к другой. Положения максимумов излучения отмечены светлыми кружками. Наблюдаемое смещение активности мазера имеет не хаотический, а упорядоченный характер и неплохо описывается полиномом, изображенным на рис. 2б штриховой линией. Нумерация главных пиков излучения мазера H2O проведена в соответствии с порядком их появления.
Для определения характеристик циклической переменности мазера был вычислен интегральный поток (^щ) для каждого спектра. График переменности представлен на рис. 3. Имеется явно выраженное чередование максимумов и минимумов ^щ. Временные интервалы между последовательными максимумами 1—4 составляют 4.6, 5.5 и 3.4 года.
Для разделения спектров на отдельные компоненты использован метод вписывания гауссиан. Ввиду того, что во многих спектрах излучение было слабым, мы не можем гарантировать полноту выделения компонентов в случае компонентов с потоками менее 4—5 Ян, а также в случае сильного блендирования. Представление спектров H2O в виде отдельных компонентов для периода 1991—2006 г. дано на рис. 4. Мы также включили данные ^фани и др. [7] (светлые кружки).
-1-1-1-1-1—
IRAS 20126 + 4104 (а)
w t*
cd W О H
о с
Л H О
о X H
о
ч
с
1.03.1993
22.03.1993
23.06.1993
(б)
14.02.1994
29.03.1994
17.05.1994
9.11.1994
8.02.1995
4.07.1995
14.12.1995
19.03.1996
viy/S/t
3.07.1996
V
8.10.1996
1.11.1993
15.12.1993
aAV^WIMA/W—
-16 -12
-4 0 4 -12 -8 Лучевая скорость, км/с
-4
Рис. 1. Каталог спектров H2O источника IRAS 20126+4104.
0
4
8
х
<£
а о н о с л н о о X н о ч
с
4 8 -16 -12
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
-16 -12
0 4 -12
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
и-Г
(ж) 3.11.2004
24.12.2004
1.02.2005
16.03.2005
14.04.2005
х
<£
а о н о с л
15
О X н о ч
с
50 Ян
28.06.2005
23.08.2005
10.11.2005
12.12.2005
30.01.2006
_|_1_
16
-12 -8 -4 0 Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Окончание.
4
Рис. 2. Наложение спектров Н2О за период 1991—2006 гг. (а) и интервалы ^зд в виде отрезков горизонтальных линий, в которых наблюдалось мазерное излучение (б). Не включены спектры, в которых отсутствовало излучение. Отрезками вертикальных линий указаны границы деления спектров на отдельные спектральные группы. Вверху нанесены положения пиков излучения мазера метанола (сплошные стрелки) и гидроксила (пунктирные стрелки). Нумерация главных пиков излучения мазера Н2 О выполнена в порядке их появления, а положения максимумов их излучения показаны светлыми кружками. Пунктирной линией вписан пол
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.