ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2009, том 35, № 5, с. 343-348
УДК524.5; 524.6
МЕЖЗВЕЗДНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В НАПРАВЛЕНИИ СВЕРХГЛУБОКОГО ГАЛАКТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ОБСЕРВАТОРИИ Chandra ПО ДАННЫМ ОБЗОРА 2MASS
© 2009 г. М. Г. Ревнивцев1,2*, Р. А. Буренин2**, С. Ю. Сазонов2
1Кластер Вселенная, Мюнхенский технический университет, Германия 2Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 14.11.2008 г.
Проведены измерения межзвездного поглощения в области сверхглубоких наблюдений галактической площадки телескопа Chandra (ln,6n) « 0.1—1.42, используя фотометрические данные инфракрасного обзора всего неба 2MASS. Угловое разрешение полученной карты межзвездного поглощения составило 1.8. Показано, что межзвездное поглощение имеет минимум AV ~ 3.4 в области центра поля зрения телескопа Chandra, и увеличивается до AV ~ 5.8—6 на краях поля зрения. Кроме того, показано, что основная часть поглощения набирается в диске Галактики и является примерно одинаковым для всех звезд балджа. Результаты этого исследования в дальнейшем будут использованы при обработке данных телескопа Chandra, а также для оценок свойств звездного населения в этой области.
Ключевые слова: инфракрасные наблюдения — подсчеты звезд, распределения; статистика — диаграммы цвет—величина, цвет—цвет, Герцшпрунга-Рассела; Галактический Центр; межзвездная среда в Млечном пути.
INTERSTELLAR EXTINCTION TOWARD THE UPTRADEEP GALACTIC FIELD OF THE CHANDRA OBSERVATORY FROM 2MASS DATA, by M. G. Revnivtsev, R. A. Burenin, and S. Yu. Sazonov. We have measured the interstellar extinction in the region of ultradeep Galactic-field observations by the Chandra telescope (l11,6") « 0.1—1.42 using photometric data from the 2MASS infrared all-sky survey. The angular resolution of our interstellar extinction map is 1.8. We show that the interstellar extinction has a minimum, AV ~ 3.4, near the center of the Chandra field of view during the observations of this field and increases to AV ~ 5.8—6 at the edge of the field of view. In addition, we show that the bulk of the extinction is gained in the Galactic disk and is approximately the same for all bulge stars. Our results will be subsequently used to process the Chandra data and to estimate the properties of the stellar population in this region.
PACS numbers: 95.85.Kr; 95.85.Nv; 97.10.Yp; 97.10.Zr; 98.35.Jk; 98.38.-j
Key words: infrared observations — star counts, distributions; statistics — color—magnitude, color—color, and Hertzsprung—Russell diagrams; Galactic Center; interstellar medium in Milky Way.
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос о происхождении фонового рентгеновского излучения Галактики (так называемого "хребта" Галактики), долгое время остававшийся нерешенным (см., например, Ворралл и др., 1982; Кояма и др., 1986; Ебисава и др., 2005), недавно получил новое развитие благодаря результатам
Электронный адрес: mikej@hea.iki.rssi.ru
Электронный адрес: br@hea.iki.rssi.ru
обзора неба обсерватории RXTE. Было показано, что фоновое излучение Галактики распределено по небу также как поверхностная яркость ее инфракрасного излучения, что позволило сделать вывод о том, что рентгеновская светимость Галактики в излучении "хребта" пропорциональна звездной массе, содержащейся в рассматриваемом объеме (Ревнивцев и др., 2006а,б). Далее, по результатам подсчетов слабых галактических рентгеновских источников, было показано, что их суммарная
344
РЕВНИВЦЕВ и др.
Рис. 1. Карта межзвездного поглощения (AV) с грубым угловым разрешением в области центра Галактики, полученная по результатам исследования излучения пыли в далеком инфракрасном диапазоне (Шлегель и др., 1998). Белыми контурами показаны изофоты поверхностной яркости Галактики в инфракрасном диапазоне (4.9 мкм, данные обзора неба прибором COBE/DIRBE), которые, согласно результатам работы Ревнивцева и др. (2006б), показывают также изофоты поверхностной яркости рентгеновского "хребта" Галактики. Квадратом показано положение поля зрения телескопа Chandra ("CHANDRA FOVfield of view) в большей части сверхглубоких наблюдений.
излучательная способность вполне достаточна для объяснения фонового рентгеновского излучения "хребта" Галактики (Сазонов и др., 2006; Ревнивцев и др., 2006а). Для прямого подтверждения этой гипотезы было проведено исследование кривых подсчета источников в области центра Галактики (Ревнивцев и др., 2007) и галактической плоскости (Ревнивцев, Сазонов, 2007), которое показало, что точечные источники вносят как минимум 20—40% в излучение "хребта" Галактики. Однако для того, чтобы получить более точный и прямой ответ на этот вопрос, были необходимы более глубокие наблюдения галактических площадок, которые позволили бы напрямую разрешить большую часть излучения "хребта".
С этой целью в 2008 г. при помощи обсерватории Chandra было проведено сверхглубокое наблюдение области неба с галактическими координатами l ~ 0? 1, b 1?42 с общим временем экспозиции около миллиона секунд (главный заявитель — М.Г. Ревнивцев). Эта площадка (так
называемое "1.5-градусное поле") была выбрана потому, что в этом направлении на таком малом угловом расстоянии от центра Галактики, где имеется достаточно высокая поверхностная яркость излучения "хребта" Галактики и очень большая звездная масса Галактики на луче зрения, наблюдается также окно в колонке межзвездного вещества на луче зрения, т.е. окно в поглощении рентгеновского излучения (см. рис. 1). Малое межзвездное поглощение является важным фактором увеличения чувствительности рентгеновских наблюдений, поскольку наибольшую чувствительность обсерватория Чандра имеет в мягком рентгеновском диапазоне (0.5—2 кэВ), наиболее сильно подверженному влиянию межзвездного фотопоглощения. В результате проведенных наблюдений была достигнута чувствительность около 10_16 эрг/с/см2 в диапазоне энергий 0.5—7 кэВ, что соответствует светимости источников ~1030 эрг/с на расстоянии центра Галактики.
Ввиду того, что на таких малых угловых расстояниях от центра Галактики межзвездное поглощение существенно неоднородно по полю зрения телескопа Chandra (около 20'), необходимо иметь как можно более точные данные о распределении межзвездного поглощения по полю зрения. В этой области Галактики в настоящее время существуют несколько карт поглощения, полученные разными способами: по картам распределения нейтрального водорода на луче зрения (Дикки, Локман, 1990), по результатам исследования инфракрасного излучения пыли (Шлегель и др., 1998), а также по исследованию диаграмм цвет—светимость для звезд в этой области (см., например, Дутра и др., 2003). Все эти карты имеют достаточно грубое угловое разрешение. Например, самое лучшее разрешение получено в работе Дутра и др. (2003) и составляет 4' — эти данные позволяют получить всего несколько измерений поглощения в поле зрения телескопа Chandra. При этом известно, что поглощение существенно неоднородно и на меньших угловых масштабах. Таким образом, для исследований протяженного рентгеновского излучения и точечных рентгеновских источников в этом поле, необходимо построить карту межзвездного поглощения с более хорошим угловым разрешением.
В настоящей статье представлена карта межзвездного покраснения в этом поле с угловым разрешением 1.8, полученная по данным фотометрических измерений обзора 2MASS. Показано, что межзвездное поглощение существенно неоднородно на масштабе поля зрения телескопа Chandra, что необходимо учитывать при исследовании протяженных структур на рентгеновском изображении. Кроме того, показано, что основная часть поглощения набирается в диске Галактики и является примерно одинаковым для всех звезд балджа.
ПОСТРОЕНИЕ КАРТЫ ПОКРАСНЕНИЯ ПО ДАННЫМ ФОТОМЕТРИИ ЗВЕЗД В ОБЗОРЕ 2MASS
Для построения карты межзвездного покраснения мы использовали метод, основанный на измерении положения ветви красных гигантов на диаграмме цвет—светимость (Фрогель и др., 1999; Дутра и др., 2002, 2003). Звездные величины в инфракрасных диапазонах J и Ks были получены из архива обзора 2MASS (Скрутски и др., 2006). Всего в круге радиусом 25' вокруг l ~ 0? 1, b ~ — 1?42 в обзоре 2MAS S обнаружено около 100 000 звезд. Из-за того, что в этом поле большая часть полной массы звезд на луче зрения располагается в галактическом балдже, оказывается, что подавляющее большинство этих звезд должно находиться на расстоянии центра Галактики. На рис. 2 для
J-Ks
Рис. 2. Пример диаграммы цвет—звездная величина для звезд в кружке радиусом 1.8 с центром в I = 0?02, Ь = — 1?05. Сплошная прямая показывает положение ветки гигантов без влияния поглощения, штриховая кривая показывает положение ветки гигантов с поглощением Лу = 6.8.
примера, показана диаграмма цвет—звездная величина для звезд из кружка радиусом 1.8 внутри исследуемой области. Хорошо видна ветвь красных гигантов галактического балджа, смещенная из-за значительного межзвездного покраснения (в данном случае Лу ~ 6.8).
Отметим, что если бы существенная часть поглощения набиралась в балдже, то разброс покраснения для отдельных звезд балджа был бы сравним со средним покраснением в поле. На рис. 2 хорошо видно, что на самом деле это не так. Таким образом, межзвездное поглощение в этом поле набирается в основном в диске Галактики и является примерно одинаковым для всех звезд балджа.
В нашей работе мы предполагали, что Лк8/Лу = 0.118, Лз/Лу = 0.282 (Дутра и др., 2002; Рике, Лебовски, 1985). Мы также использовали предположение о том, что ветвь гигантов на диаграмме цвет—светимость в инфракрасных спектральных диапазонах 3—К8 при отсутствии межзвездного покраснения образует прямую К8 = = -7.81(7-К8) + 17.83 при К8 < 12.5 (Дутра и др., 2002, 2003). При наличии межзвездного поглощения величина К8 изменяется как К8 = = + 0.118Лу, а величина 3—К8 как 3—К8 = = (3—К8)о + 0.164Лу. Таким образом, наблюдаемый сдвиг положения ветки гигантов в исследуемой области относительно эталонного значения дает величину Лу. Карта межзвездного поглощения, полученная этим способом, приведена на рис. 3a.
Рис. 3. Карта межзвездного поглощения, полученная в результате анализа звезд из обзора 2MASS (a). Контурами обозначены област
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.