АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 84, № 9, с. 839-856
УДК 524.527-77
МЕТАНОЛЬНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В ИЗОЛИРОВАННЫХ МАЗЕРНЫХ КОНДЕНСАЦИЯХ: СТАТИСТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ
© 2007 г. Г. М. Ларионов, И. Е. Вальтц
Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева, Москва, Россия Поступила в редакцию 29.11.2006 г.; принята в печать 27.12.2006 г.
Проведен анализ распределений лучевых скоростей метанольных мазеров I класса относительно скоростей родительских молекулярных облаков. Анализ основан на данных каталога этих мазеров, открытых к настоящему моменту в северном и южном полушарии, и данных каталогов линий CS(2-1), трассирующих плотный спокойный газ. По результатам исследования большой выборки источников показано, что, в отличие от метанольных мазеров II класса, участвующих в кеплеровском движении вещества в протопланетных дисках, метанольные мазеры I класса с большой точностью сохраняют скорость в местной системе покоя относительно окружающей их среды. Они не принимают также участия в макроскопических разлетах вещества в конфигурациях биполярных потоков. По-видимому, наиболее правильным представлением об их природе дает модель обтекания изолированных конденсаций выбросами вещества из активных частей области звездообразования. Подобный процесс сжимает сгусток, повышая концентрацию метанола в нем и активизируя столкновительную мазерную накачку.
PACS: 98.58.Ec, 97.10.Bt
1. ВВЕДЕНИЕ
Мазерные источники относятся к объектам до-звездной фазы существования вещества в протяженных молекулярных облаках. Есть много доказательств тому, что в таких облаках идет активный процесс звездообразования, и на данной стадии с ними часто ассоциируются ультракомпактные зоны НИ, протопланетные диски и фонтанирующие перпендикулярно дискам биполярные потоки. В эти достаточно крупные конфигурации вещества вкраплены очень плотные газо-пылевые сгустки, которые подвергаются влиянию со стороны окружающих их более протяженных объектов не только на уровне простых динамических взаимодействий в облаке, но и на уровне квантово-механическом. Высокоскоростные движения молекулярного газа уширяют наблюдаемые спектральные линии, а проникающее в сгустки мощное излучение в различных диапазонах длин волн, напротив, воздействует на распределение ансамблей молекул по квантовым уровням, в результате чего внешний наблюдатель фиксирует в спектрах мазерные линии — яркие и узкие.
Все мазерные источники связаны между собой и со всеми наблюдаемыми видами пекулярных объектов. Исключением являются так называемые метанольные мазеры I класса. Считается, что эти
мазеры существуют изолированно [1—3], и корреляция их с другими мазерными источниками и с ультракомпактными зонами НИ очень низкая. В то же время в работе [4] показано, что более чем в 50% случаев эти мазеры отождествляются с объектами, типичными для областей звездообразования.
В радиодиапазоне исследовались разные области формирования звезд, содержащие как массивные протозвезды с обширными газопылевыми дисками, так и молодые звездные объекты малой массы, образование которых обычно сопровождается развитием биполярных потоков. Складывалось впечатление, что метанольные мазеры I класса чаще фиксируются в биполярных потоках, хотя статистически такой вывод не выглядит достаточно убедительным [4]. Между тем, происхождение метанольных мазеров II класса представляется более очевидным: как правило, они наблюдаются в направлении ультракомпактных зон НИ вокруг очень молодых массивных звезд и возникают, по-видимому, в дисках, окружающих зарождающиеся протопланетные тела [5—8].
Хотя именно метанольные мазеры I класса считаются связанными с биполярными потоками, по сравнению с ними скорее метанольные мазеры II класса обладают характеристиками более высокоскоростных объектов — диапазон разброса деталей по лучевым скоростям в спектрах метанольных
мазеров II класса гораздо больше, чем в спектрах метанольных мазеров I класса.
Скорость метанольных мазеров I класса близка к скорости родителького молекулярного облака — на этот факт указывалось во многих работах (см., например, [9]), однако полной статистической оценки по всей выборке наблюдавшихся мазеров I класса до сих пор сделано не было. Мы предлагаем количественный анализ распределения лучевых скоростей в метанольных мазерах I класса, выполненный на основе большой выборки источников.
2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ
Поскольку излучение в мазерных конденсациях необходимо исследовать с учетом взаимодействия с окружающей средой, которая излучает в равновесных тепловых линиях, в таблице мы привели сводку по тем мазерам, в которых наблюдалось излучение в линии CS(2-1), формирующейся в наиболее плотной окружающей мазерную конденсацию части молекулярного облака. Всего в таблице 72 мазера, данные для которых заимствованы из каталогов [9—13]; к параметрам деталей линий мазеров I класса добавлены параметры линий CS(2-1), для них данные заимствованы из работ [14-19].
На основании этих данных мы создали электронный каталог совокупных спектров на двух частотах 44 ГГц и 95 ГГц (для надежности учета слабых спектральных деталей) с соответствующими спектрами в линии CS(2-1) — данные по спектрам на частоте 95 ГГц опубликованы только для 56 источников из таблицы. Совокупные спектры приведены на рис. 1.
Графики построены в единой шкале по лучевым скоростям и в произвольной шкале — по интенсив-ностям. Исходные спектры содержатся в обзорах, ссылки на которые приведены в каталоге [4]. Для масштабирования и сведения спектров использовался программный пакет Adobe Photoshop. Такая же графическая форма представления использовалась для спектров в работе [8] при анализе метанольных мазеров II класса. Данные наблюдений в линии CS(2-1) взяты, в основном, из работы Ларионова и др. [14] и из каталога Бронфмана и др. [15], в котором параметры линий приведены только в табличном виде, поэтому контур линии CS(2-1) на некоторых наших графиках, как и в работе [8], — условный. В этих условных контурах реально положение пика линии CS, ширина линии по половине максимальной интенсивности и сама интенсивность линии.
3. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОФИЛЕЙ ЛИНИЙ
Для анализа мы построили гистограммы, демонстрирующие для 72 метанольных мазеров I класса распределение ширины линий CS (рис. 2а), распределение модуля разности скоростей линии CS и максимальной детали метанольного мазера на частоте 44 ГГц (рис. 2б) и распределение модуля разности скоростей линии CS и максимальной детали метанольного мазера на частоте 44 ГГц, нормированное на соответствующее значение ширины линии CS в данном источнике (рис. 2в).
Кроме того, был построен суммарный средний спектр мазерного излучения метанола на частоте 44 ГГц относительно линии CS. Лучевая скорость линии CS в каждом источнике принята за нуль. Интенсивность спектральных деталей нормирована на интенсивность самой яркой детали в каждом источнике. Спектр рассчитан в интервалах скоростей от —8 км/с до +8 км/с через 1 км/с. Усреднение производилось по числу деталей, попавших в каждый интервал. В каждом спектре учитывались детали, интенсивность которых превышает шумовую дорожку в 3 раза. Всего обработано 157 спектральных деталей для 72 мазеров (рис. 3а). На рис. 3б приведен преобразованный суммарный спектр: по оси ординат отложены значения относительных интенсивностей, усредненные между положительными и отрицательными смещениями скоростей мазерных деталей относительно скоростей линий CS.
Из рис. 3 видно, что среднее значение ширины линии CS для метанольных мазеров I класса составляет около 6 км/с, а среднее расстояние между максимумом линий CS и пиком самой яркой мазер-ной детали на частоте 44 ГГц — не более 2 км/с, т.е. меньше полуширины линии CS.
В работе [8] были исследованы аналогичные распределения спектральных деталей в метаноль-ных мазерах II класса. Материал по метанольным мазерам II класса гораздо более богатый, чем по метанольным мазерам I класса. В спектрах метанольных мазеров II класса наблюдается больше сильных деталей, и занимаемый ими интервал лучевых скоростей значительно более обширный, чем в метанольных мазерах I класса.
Как отмечено в работах [8, 20], излучение метанольных мазеров II класса чаще ассоциируются с излучением CS, чем с излучением ультракомпактных зон НИ. Из анализа метанольных мазеров I класса следует, что со 160 мазерами из каталога [4] ассоциируется излучение в линии CS(2-1), трассирующей плотный газ, в 63% случаев. В выборки источников для наблюдений в линиях CS метанольные мазеры попадали случайно, поэтому
Параметры мазерных линий метанола на частоте 44 ГГц и тепловых линий CS(2—1), наблюдавшихся в направлениях метанольных мазеров I класса
Название источника R.A.(1950) Dec.(1950) CH3OH(7o-6iA+) CS(2-1)
Vlsr, км/с Поток, Ян Ссылка Vlsr, км/с Ta, К Ссылка
W3(OH) 02h23m17.3s 61° 38'58" -46.49 10 [11] -46.4 6.33 [15]
S231 05 35 51.3 35 44 16 -16.67 25.45 [10] -16.5 2.50 [14]
S235B (GGD 5) 05 37 31.8 35 40 18 -16.38 57 [11] -16.2 0.9 [14]
-16.5 6.4
S255 06 10 01.0 18 00 44 11.18 17 [11] 7.5 1.1 [14]
NGC 2264(IR) 06 38 24.9 09 32 28 7.24 300.00 [11] 9.0 1.0 [14]
7.52 95.65 7.6 3.4
269.20-1.13 09 01 52.96 -48 16 07.1 9.44 23.23 [9] 10.30 3.60 [15]
270.26+0.84 09 14 52.26 -47 43 34.1 8.56 14.35 [9] 9.30 3.61 [15]
9.71 37.00
10.41 11.83
300.97+1.15 12 32 00.78 -61 23 30.2 -42.21 39.39 [9] -43 4.08 [15]
301.14-0.23 123241.18 -62 46 07.2 -36.36 40.58 [9] 6.60 [15]
-35.34 51.03
305.21+0.21 13 07 57.54 -62 18 44.2 -42.34 75.71 [9] -41 4.65 [15]
-40.82 11.02
318.05+0.09 14 49 52.91 -58 56 47.1 -49.51 33.6 [9] -49.6 3.71 [15]
-48.91 28.16
320.28-0.31 15 06 25.71 -58 14 02.2 -66.3 45.4 [9] -66.2 0.76 [15]
-65.05 23.07
323.74-0.27 15 27 52.41 -56 20 48.1 -49.90 12.56 [9] -49.5 0.77 [15]
-51.84 23.14
326.66+0.57 15 40 59.00 -53 57 24.1 -41.23 11.78 [9] -41.2 3.96 [15]
328.20-0.58 15 54 02.31 -53 53 37.1 -40.79 13.2 [9] -42.5 0.48 [15]
328.81+0.64 15 52 00.01 -52 34 03.9 -42.43 39.03 [9] -42.3 7.41 [15]
-40.61 23.48
331.13-0.25 1607 11.01
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.