УДК 524.3-52-77
НАБЛЮДЕНИЯ "ПРОТЯЖЕННЫХ ЗЕЛЕНЫХ ОБЪЕКТОВ" В ЛИНИЯХ МАЗЕРОВ ОН С ВЫСОКИМ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ
РАЗРЕШЕНИЕМ
© 2015 г. О. С. Баяндина1,2*, И. Е. Вальтц1, С. Е. Куртц3
1 Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия
2Московский педагогический государственный университет, Москва, Россия
3Центр радиоастрономии и астрофизики Мексиканского национального автономного университета, Морелия, Мексика Поступила в редакцию 29.04.2015 г.; принята в печать 13.05.2015 г.
Отмечается, что в настоящее время схемы накачки мазерных линий ОН могут оказаться не столь очевидными, как это представлялось ранее. Предполагалось, что главные линии ОН на частотах 1665 и 1667 МГц формируются под воздействием радиативной накачки, которую обеспечивает излучение близлежащих ультракомпактных зон HII. Однако недавно был идентифицирован новый класс главных мазерных линий ОН, которые накачиваются ударной волной от биполярного потока. Прототипом является система W3(OH)/W3(OH)-TW, в которой часть мазерных линий накачивается традиционно, возбуждаясь присутствием ультракомпактной зоны W3(OH), а часть подвержена столкновительной накачке, которую обеспечивает более молодой объект W3(OH)-TW, являющийся источником биполярного потока. Сателлитные линии ОН на частоте 1720 МГц, которые обычно наблюдаются в направлении остатков сверхновых в областях локализации их взаимодействия с окружающей межзвездной средой, предположительно подвержены столкновительной накачке, как и метанольные мазеры I класса в областях звездообразования. Таким образом, возможно, что эти два вида мазеров возникают в сходных условиях в газе, возбужденном ударной волной. В данном исследовании проведены наблюдения гидроксила ОН в направлении так называемых "протяженных зеленых объектов" (EGOs — Extended Green Objects), которые отслеживают газ, возбужденный потоками вещества в областях образования массивных звезд. Ранее было показано, что в этих объектах с высокой степенью вероятности обнаруживается метанольное мазерное излучение I класса, и предположительно, мазерное излучение ОН на частоте 1720 МГц также может быть обнаружено. Наблюдения 20 северных EGOs на склонениях S > -17° были выполнены на радиоинтерферометре VLA (США) во всех четырех линиях основного состояния ОН, а также в линии HI и в континууме на 20 см. Положительные результаты были получены для 10 EGOs: линии ОН на частотах 1665 и 1667 МГц наблюдались в 45% случаев, в 15% источников наблюдалась линия на частоте 1612 МГц. Линия излучения на частоте 1720 МГц была зафиксирована только в одном источнике — G45.47+ +0.07, самом сильном в главных линиях ОН в данной выборке. Медианные расстояния в проекции между мазерами ОН и точечными источниками из каталога GLIMPSE, которые ассоциируются с EGOs, составляют 0.04 пк, между мазерами ОН и метанольными мазерами II класса — 0.03 пк, между мазерами ОН и метанольными мазерами I класса — 0.14 пк, что подтверждает полученный ранее вывод о том, что метанольные мазеры I класса расположены дальше от источника возбуждения, чем мазеры ОН и метанольные мазеры II класса. С учетом теоретической несовместимости схем накачки метанольных мазеров I и II классов и полученных оценок расстояний между мазерными источниками в EGOss, сделан вывод, что метанольные мазеры I класса не сосуществуют с точечными источниками GLIMPSE, мазерами ОН и метанольными мазерами II класса в пределах одного и того же молекулярного ядра. Предполагается, что метанольными мазеры I класса формируются в удаленных соседних ядрах на расстояниях, сравнимых с величиной 1 пк, и что эти ядра находятся на другой эволюционной стадии.
DOI: 10.7868/S000462991511002X
E-mail: Bayandina@asc.rssi.ru
1. ВВЕДЕНИЕ
"Протяженные зеленые объекты" (EGOs — Extended Green Objects) — это новый класс примерно 300 областей звездообразования [ 1 ], открытых на Космическом телескопе имени Спитцера в рамках обзора в коротковолновом диапазоне инфракрасного излучения (Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE) of the Spitzer Space Telescope; см. работу [2] и ссылки в ней), излучение которых относительно ярче в полосе около 4.5 мкм по сравнению с излучением в других диапазонах инфракрасной камеры IRAC этого телескопа. На трехцветных изображениях, полученных с этой камерой, данной полосе приписан зеленый цвет, отсюда и происходит название объектов.
EGOs — довольно редко встречающиеся источники. Обычно они имеют протяженную форму и потому ассоциируются с молекулярными потоками, которые, как известно, возникают на ранней стадии эволюции массивных молодых звездных объектов (MYSO - Massive Young Stellar Object) [3]. В таких объектах наблюдается мазерная активность, которая сопровождает эволюционный процесс от протозвезды до формирования зоны ионизованного водорода вокруг молодой звезды. К наиболее распространенным межзвездным мазерам относятся мазеры на молекулах OH, H2O, а также CH3OH — одной из простейших органических молекул.
Галактические мазеры CH3OH делятся на два типа: метанольные мазеры I класса, которые формируются под действием столкновительной накачки (в переходах на частотах 36, 44 и 95 ГГц), и метанольные мазеры II класса, накачка которых — радиативная (переходы на частотах 6.7 и 12.2 ГГц). На сегодняшний день метанольные мазеры были обнаружены исключительно в пределах или вблизи областей звездообразования. Мазеры II класса совпадают с источниками континуума, ОН- и H2O-мазерами, в то время как мазеры I класса немного более удалены, и они часто (хотя и не всегда) трассируют молекулярные потоки. Здесь и далее мы будем использовать для метанольных мазеров I и II класса обозначения cIMM и cIIMM, недавно предложенные К. Ментеном [4].
Исследования EGOs проводились в линиях мазеров cIMM и cIIMM [3], в тепловых линиях HCO+, Hi3CO+, SiO [3], а также в линиях NH3 и в мазерных линиях H2O [5]. Высокая вероятность обнаружения метанольных мазеров I класса на частоте 95 ГГц (~70%), достигнутая в обзоре 57 EGOs, убедительно подтверждает связь cIMM и EGOs [6]. Мазеры H2O, которые также ассоциируются с биполярными потоками, были обнаружены в ^68% случаев в направлении 64 из 94 EGOs [5].
Галактические ОН мазеры встречаются в самых различных условиях — в проэволюционировавших
звездах, остатках сверхновых и в областях образования массивных звезд. Чаще всего главные линии ОН (на частотах 1665 и 1667 МГц) обнаруживаются в областях звездообразования, в то время как сателлиты (1612 и 1720 МГц) — в проэволю-ционировавших звездах (1612 МГц) и на границах взаимодействия фронта остатка сверхновой с молекулярным облаком (1720 МГц). Исключения из этой схемы существуют, но они, как правило, представляют менее 5% от любой рассматриваемой выборки.
Исследования EGOs в линии OH(1720) были выполнены на 70-м телескопе в Евпатории (Крым) [7]. Хотя спектры были повреждены помехами, оказалось возможным извлечь из них некоторые полезные данные. В 18 EGOs, исследованных в данном обзоре, ранее наблюдалась эмиссия cIMM. Излучение 0H(1720) было найдено в 72% из этих EGOs, т.е. в 13 источниках из 18, в которых суммарно обнаружено 9 мазерных и 14 тепловых компонента. В среднем значение плотности молекулярного водорода, полученное по этим тепловым компонентам, составляет <100 см_3. Это позволяет предположить: 1) слабое влияние биполярных потоков в EGOs, 2) пространственное несовпадение конденсаций MMI и OH(1720) или 3) различия в механизмах их накачки. Например, в последнем случае переход 0Н(1720) может быть возбужден при более низких плотностях или в более широком диапазоне плотностей.
Эти три возможных объяснения могут быть проверены в наблюдениях с высоким угловым разрешением.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ
Был выполнен обзор 100 источников из каталога метанольных мазеров I класса, содержащего 206 объектов [8], на радиоинтерферометре VLA (The Karl G. Jansky Very Large Array) Национальной радиоастрономической обсерватории (Со-корро, Нью-Мексико, США); статья готовится к печати.
Сначала были отобраны 132 источника, имеющих склонение севернее —34°. Из них был оставлен список 100 источников по условиям удобства наблюдений (например, наличия хорошего фазового калибратора). Среди этих 100 источников 20 областей являются объектами каталога "Extended Green Objects" [3], т.е. EGOs-объектами.
Наблюдения проводились в период с 10 июля по 31 августа 2013 г. в С-конфигурации решетки. Мы наблюдали в полосе L (1000-2000 МГц) пять спектральных линий: линия HI (частота покоя 1420.40 МГц) и четыре линии основного состояния ОН - главные и сателлиты (частоты покоя
1612.231, 1665.402, 1667.359 и 1720.53 МГц). В той же полосе от 1000 до 2000 МГц наблюдался континуум. Все наблюдения, как в линиях, так и в континууме, были выполнены в полной поляризации, хотя поляризационный калибратор не наблюдался.
На длине волны излучения линий ОН 18 см ширина главного лепестка диаграммы направленности антенн VLA составляет 27'. Угловое разрешение, соответствующее синтезированной диаграмме интерферометра, составляло 12''. Такое разрешение адекватно обеспечивает точность в опреде-лениии положения источника на уровне 1'' или лучше — в зависимости от мощности мазера.
Полное время наблюдений, составившее 20 ч, было разделено на 21 блок расписания (Scheduling Block) длительностью порядка 1 ч. В каждом блоке содержалось от 2 до 8 целевых источников с близкими координатами и 2 калибровочных источника (амплитудный и фазовый). Калибровка амплитуды производилась по стандартным калибраторам потока 3С 286 и 3С 48, фазовая калибровка также осуществлялась с использованием стандартных квазаров. Типичное время интегрирования для каждого источника составляло 8 мин на источник.
Для наблюдения линий OH мы использовали 4 спектральных окна, в каждом из которых содержалось 512 каналов шириной 1.953 кГц, что соответствует разрешению по скорости 0.34 км/с и полному интервалу по скорости 170 км/c. Типичный шум в каналах при наблюдениях линий ОН составлял 20 мЯн/луч (среднеквадратичное значение, rms), что позволяло достигать предел обнаружения 0.1
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.