УДК 524.3-52-77
ПЕРЕМЕННОСТЬ СПЕКТРА И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ
МАЗЕРА H2O В W75N
© 2007 г. Е. Е. Лехт1,2, В. И. Слыш3, В. В. Краснов4
1 Национальный институт астрофизики, оптики и электроники, Тонанцинтла, Мексика
2Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова,
Москва, Россия
3Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук,
Москва, Россия
4Пущинская радиоастрономическая обсерватория Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Пущино, Россия Поступила в редакцию 12.03.2007 г.; принята в печать 22.06.2007 г.
На основе мониторинга мазера Н20 в направлении источника Ш75Ы, выполненного на 22-м радиотелескопе ПРАО, и карт эпох 1992, 1996, 1998 и 1999 гг. (УЬЛ, ЫНЛО) построена возможная модель околозвездной оболочки, связанной с УЬЛ 2. Оболочка имеет сложную иерархическую структуру, в которой имеются отдельные мазерные пятна, их скопления, цепочки, неоднородные волокна, отдельные слои в виде дуг и другие сложные образования. Наиболее распространенными являются многозвенные цепочки или волокна протяженностью примерно 1—2 а.е. Такая сложная структура возникает вследствие сложной иерархической структуры турбулентных движений вещества различных масштабов — от микротурбулентных до крупномасштабных. Не обнаружено расширения отдельных слоев оболочки в УЬЛ 2. Их проявление вызвано прохождением МГД-волн, которые возбуждают мазерное излучение в соответствующем слое оболочки. Этот процесс имеет более или менее циклический характер, и связан он со вспышечной активностью звезды.
РАС Б: 97.10.Fy, 95.85.Bh
1. ВВЕДЕНИЕ
Источник W75N связан с областью активного звездообразования и находится в сложном молекулярном комплексе Лебедь-Х на расстоянии 2 кпк. В W75N обнаружено три ультракомпактных источника континуума (УЬЛ 1, УЬЛ 2 и УЬЛ 3) и два скопления мазерных пятен. Одно из них связано с УЬЛ 1, а другое — с УЬЛ 2 [1]. Источник континуума УЬЛ 1 вытянут в направлении с северо-востока на юго-запад на 2000 а.е. Видимо, УЬЛ 1 является радиоджетом или диском, вдоль которого располагаются мазерные пятна Н20.
Другой источник континуума — УЬЛ 2 — пространственно не разрешен. Мазерные пятна Н20 группируются здесь в двух основных зонах, расположенных более или менее симметрично относительно центральной звезды класса В с массой 10 М®. Радиус системы составляет около 160 а.е. [2].
Расположение мазерных пятен в источниках и характер эволюции их излучения, в основном, отражают морфологию областей самих источников — кеплеровских дисков, биполярных потоков и
сверхкомпактных областей Н11 различных конфигураций. Во всех таких конфигурациях возможны собственные движения мазерных пятен. Так, например, Рейд и др. [3] обнаружили пространственное смещение мазерных пятен Н20 в SgгB2, которое, по их мнению, может происходить вследствие вращения и истечения вещества в источнике.
На основе результатов многолетнего мониторинга мазеров водяного пара в областях активного звездообразования было обнаружено, что околозвездные оболочки имеют сложную иерархическую структуру с масштабами от нескольких а.е. до сотен а.е. [4].
Усканга и др. [5], используя высокое пространственное разрешение УЬВЛ, обнаружили вытянутые структуры из мазерных пятен с упорядоченными скоростями протяженностью около 2 а.е., которые напоминают сильно вытянутый незамкнутый эллипс, и другие подобные образования. Они получили название "микроструктуры". Мы такие структуры называем многозвенными цепочками либо неоднородными волокнами. Следует заметить, что все они ориентированы в направлениях, близких
к радиальным. Усканга и др. [5] предполагают, что такие микроструктуры вызваны турбулентными движениями и являются короткоживущими — время жизни составляет несколько месяцев.
Мониторинг спектра мазера водяного пара в W75N показал, что излучение Н20 имеет сильную переменность, в основном, вспышечного характера с интервалами между максимумами порядка 2— 3 года [6].
Мазерное излучение гидроксила и метанола концентрируется в скопления, которые имеют тенденцию быть связанными со сверхкомпактными областями УЬЛ 1 и УЬЛ 2. Наиболее сильные мазерные пятна ОН связаны с УЬЛ 1, образуя вытянутую дугу с градиентом скорости, которая может быть представлена моделью вращающегося диска [7]. В 2000 г. была обнаружена сильная вспышка мазерного излучения 0Н, которая, вероятно, была предшественником более сильной вспышки в 2003 г. с потоком 1000 Ян [8]. Непосредственно перед этой вспышкой мазера ОН был период достаточно высокой активности мазера водяного пара [9].
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ
Мониторинг спектра Н20 в направлении источника W75N проводится на 22-м радиотелескопе Пущинской радиоастрономической обсерватории с 1980 г. Результаты до 1998 г. были опубликованы в ряде работ. В настоящей работе использованы новые результаты мониторинга за период 1999— 2006 гг. Также были использованы данные мониторинга, полученные в 1992—1998 гг. [9, 10]. Ширина диаграммы направленности антенны на 22 ГГц составляет 2.6'. Анализ сигнала осуществлялся 128-канальным анализатором спектра фильтрового типа со спектральным разрешением 7.5 кГц (0.101 км/с по лучевой скорости на 22 ГГц), а с 2005 г. — 2048-канальным автокоррелятором с разрешением 6.5 кГц (0.088 км/с). Средний интервал между последовательными наблюдениями в мониторинге составил около 1.5 мес. Антенная температура в 1 К соответствует плотности потока 25 Ян.
После преобразования спектров Н20 в систему координат "лучевая скорость — плотность потока" был построен каталог спектров. Для оценки активности центрального объекта были вычислены такие параметры, как интегральный поток и центроид скоростей, которые вычислялись по формулам
= Е РгАУг
г
и
Ус = ^ ГгУгАУг/^ КАК,
гг
соответственно.
Для выделения отдельных компонентов в сложных спектрах использовался метод вписывания гауссиан.
Для получения карт использовались данные наблюдений мазеров H2O на антенной решетке VLA из открытого архива Национальной радиоастрономической обсерватории (США). Угловое разрешение составляло 80 х 105 и 71 х 94 мсек. дуги. Спектральное разрешение в наблюдениях 1992 и 1996 гг. составляло 0.658 км/с, в наблюдениях 1998 и 1999 гг. — 0.165 км/с, в наблюдениях 23 июня 1999 г. — 0.082 км/с. Для обработки и построения карт использовался стандартный пакет программ AIPS NRAO (США). Ввиду высокого отношения сигнал/шум можно было применить сверхразрешение, превышающее дифракционное в 5 раз, т.е. около 20 мсек. дуги. Всего были построены карты для 5 эпох за период с ноября 1992 по июль 1999 г.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
На рис. 1 представлены спектры, полученные в период 1999—2006 гг. на радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории.
Переменность интегрального потока H2O (Fint) с 1992 по 2006 г. показана на рис. 2а. Вертикальными черточками вверху отмечены эпохи минимумов, которые делят период 1992—2006 гг. на отдельные временные интервалы. В пределах двух интервалов, разделенных минимумом конца 2000 г., произошли вспышки мазера гидроксила [8]. Особенно сильные вспышки мазера H2O также наблюдались в пределах этих временных интервалов. Первая из них связана с активностью мазера в широком интервале VLsr и особенно с двумя эмиссионными деталями —2.5 и 4 км/с. Вторая вспышка также вызвана усилением активности мазера в широком интервале скоростей и, в частности, с излучением на 10.5 и 13 км/с. На верхнем графике рисунка внизу отрезками вертикальных линий с символами T и Ep1 — Ep4 отмечены три эпохи VLBA-наблюдений Торреллеса и др. [1] и эпохи VLA-наблюдений настоящей работы, соответственно. Интервалы вспышек отмечены символами A—E (см. далее рис. 3). Во вставке дана сглаженная кривая вариаций Fint за 1980—2006 гг.
На рис. 2б показана переменность центроида скоростей, вычисленного для двух случаев: для интервала скоростей от —9 до 17 км/с (сплошная линия) и для полных спектров (штриховая линия). Для наиболее выделяющихся экстремумов приведены значения лучевых скоростей, которые вызвали такие отклонения центроида. Пунктирной
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Спектры мазерного излучения Н20 области W75N в период 1999—2006 гг. Двойной стрелкой показана цена деления в янских. Горизонтальными линиями проведены нулевые уровни спектров.
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
-5 0 5 10 Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
20
линией вписана синусоида. При ее вписывании да. Это неплохо совпадает со значением периода учитывалась только кривая, изображенная сплош- 11.5 года, определенного по минимумам интегральной линией. Период синусоиды составил ~13.5 го- ного потока [10].
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
Существенное добавление данных после 1999 г. 1997 г., продолжалась и в 2006 г. Согласно сгла-все-таки не позволило уточнить это значение пери- женной кривой интегрального потока, представ-ода. Фаза активности мазера, которая началась в ленной на вставке рис. 2а, имеются два главных
м о н о С
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Окончание.
интервала активности мазера и два неосновных, которые значительно слабее и которые предшествуют основным фазам активности мазера. По неосновным максимумам период циклической активности составляет около 11.5—12 лет, а по основным — более 12 лет. Имеются также более быстрые вариации сглаженного с периодом от 2.6 до 6.5 года, хотя отдельные сильные вспышки излучения следовали чаще со средним периодом около 1.1 года.
Неопределенность периода долгопериодиче-ской переменности ^щ, вероятнее всего, связана с тем, что временами вклад излучения источника УЬЛ 1 в общий поток может быть значительным и даже преобладающим.
Необычный характер переменности имеет излучение на < —8 км/с (рис. 3). Оно появлялось пять раз. Для отдельных компонентов этого излучения введены обозначения Л, В, С, D и Е. Наблюдается сильный дрейф лучевой скорости во всех этих случаях. Дрейф лучевой скорости каждого компонента имеет сложный вид и может быть представлен
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.