АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2010, том 87, № 2, с. 173-177
УДК 524.527-77
ПУЛЬСАЦИИ МАЗЕРА ВОДЯНОГО ПАРА В NGC 7538 IRS 1
С ПЕРИОДОМ ОКОЛО 0.9 г
© 2010 г. Е. Е. Лехт1, В. А. Муницын2
1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2 Учреждение Российской академии наук Институт космических исследований РАН, Москва, Россия Поступила в редакцию 09.07.2009 г.; принята в печать 10.08.2009 г.
Представлены результаты исследования быстрых вариаций мазерного излучения H2O в направлении источника NGC 7538 IRS 1, связанного с областью звездообразования. Использованы данные мониторинга в линии 1.35 см, проведенного в 1996—2003 гг. на 22-м радиотелескопе Пущинской радиоастрономической обсерватории (Россия). Обнаружены периодические изменения потока четырех долгоживущих эмиссионных деталей со средним значением периода около 0.9 года. Имела место корреляция переменности потоков этих деталей. Коррелированные вариации потоков разных деталей позволяют сделать предположение, что обнаруженная переменность является следствием пульсации, например, звездного ветра от протозвезды в NGC 7538 IRS 1 с периодом около 0.9 года (0.87 ± 0.03 года). Эти пульсации накладываются на долгопериодическую переменность интегрального мазерного излучения с периодом 13 лет.
PACS: 98.58.Ec
1. ВВЕДЕНИЕ
Протозвезды в областях активного звездообразования непосредственно не наблюдаются. Они окружены плотными газопылевыми оболочками, в которых происходит поглощение видимого излучения протозвезды. Переизлучается оно в далеком инфракрасном диапазоне. Мы имеем возможность изучать только те процессы, которые являются следствием проявления активности протозвезды. Так, например, переменность ИК-излучения должна коррелировать с изменением светимости звезды. Нестационарная аккреция вещества на звезду может вызвать изменение ее светимости и привести к переменности излучения сверхкомпактной области Н II в континууме в радиодиапазоне [ 1].
Достаточно эффективным оказалось исследование мазерного излучения водяного пара, и, в частности, проведение многолетнего мониторинга в линии 1.35 см. Отдельные мазерные пятна расположены в газопылевой оболочке, и они реагируют на все изменения, которые связаны с нестационарным процессом формирования звезды на ранней стадии ее эволюции.
Еще в 1983 г. на основании результатов многолетних наблюдения некоторых мазеров в областях звездообразования было показано, что может
иметь место чередование максимумов и минимумов мазерного излучения [2]. Впоследствии Ли-льестрем и др. [3] пришли к выводу, что в W49N временной интервал между минимумами полного потока в линии H2O составил ^10 лет. По мере увеличения рядов регулярных наблюдений были обнаружены долгопериодические изменения полных потоков ряда мазерных источников (см., например, [4]). Значения периодов переменности находятся в пределах 6—18 лет. В частности, в мазере NGC 7538 IRS 1 Лехт и др. [5] обнаружили два цикла активности с периодом 13 лет.
Кроме долгопериодического компонента в источниках мазерного излучения H2O найден вспы-шечный компонент. Вспышки наблюдались как для одиночных деталей, так и для групп деталей. Частота повторения вспышек составила от одного до трех лет (см., например, [6]). В некоторых источниках происходили серии сильных вспышек. Вспышки одиночных деталей могли иметь локальный характер. Представляет интерес поиск каких-либо закономерностей вспышечной активности мазера и, в частности, периодичности проявления этого вида активности для групп мазерных пятен.
2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ
В настоящей работе были использованы опубликованные ранее результаты мониторинга мазе-
ра H2O в направлении NGC 7538, связанного с IRS 1 [5]. Кинематическое расстояние до источника оценивается как 5.6 кпк. Согласно Блицу и др. [7], расстояние до NGC 7538 равно 2.8 кпк. Используемый новый метод, основанный на измерении тригонометрических паралаксов по мазерным источникам, дает значение 2.65 кпк [8].
Наблюдения мазеров водяного пара в NGC 7538 были выполнены на радиотелескопе РТ-22 Пу-щинской радиоастрономической обсерватории (Россия). Мы использовали данные мониторинга за 1996—2003 г., когда наблюдалась высокая активность мазера. Спектральное разрешение составило 0.101 км/с. В период с сентября по декабрь 2001 г. наблюдения не проводились по техническим причинам. Для остального периода времени средний интервал между двумя последовательными наблюдениями был около 1.8 мес.
В области NGC 7538 находятся три мазерных источника, связанных соответственно с IRS 1, IRS 9 и IRS 11. Основные их них — IRS 1 и IRS 11. Угловое расстояние между ними составляет 1.3'. Наш мониторинг был выполнен в направлении мазера NGC 7538 IRS 1: RA(1950) = = 23h 11m36.5s, Dec(1950) = 61°11'49", а также в направлении NGC 7538 IRS 11: RA(1950) = = 23h 11m36s, Dec(1950) = 61° 10'30''.
При ширине диаграммы направленности антенны РТ-22, равной 2.6', при направлении антенны на один из источников излучение от другого ослаблено в 2 раза. Наши наблюдения также показали, что в направлении IRS 11 на интересующих нас скоростях излучение от него отсутствовало. Исключением является лучевая скорость вблизи —54.5 км/с, где наблюдалось слабое излучение.
Был проведен анализ четырех эмиссионных деталей с большим временем жизни: Vlsr = —61.5, —60, —58 и —54.5 км/с. Эти детали имеют стабильные лучевые скорости, а первые три из них являются одиночными.
Два избранных спектра H2O приведены на рис. 1. По горизонтальной оси отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя, а по вертикальной оси — плотность потока в Ян. Временные вариации четырех долгоживущих деталей показаны на рис. 2. Для каждой кривой приведена соответствующая лучевая скорость. Вставка вверху слева является продолжением кривой переменности потока эмиссионной детали —61.5 км/с.
Затем были вписаны гладкие кривые (штриховые линии), отражающие медленные вариации потоков. После вычитания гладких кривых получено остаточное излучение, которое отражает быструю переменность потока деталей вспышечного
характера. Для исключения влияния случайных выбросов при определении положения максимумов вспышек в остаточные кривые были вписаны полиномы. Результаты этой операции после нормировки приведены на рис. 3. Горизонтальными линиями проведены нулевые уровни каждой кривой.
Положения максимумов вписанных полиномов на шкале времени даны на рис. 4. Для интервала июнь 2001 г. — март 2002 г. по причине отсутствия наблюдений с сентября по декабрь 2001 г. положения максимумов для деталей —61.5, —60 и —58 км/с получены путем интерполяции. Погрешность таких вычислений мы оцениваем как ±0.1 года. В случае детали —54.5 км/с максимум в данном интервале времени мы не зарегистрировали, хотя в марте 2002 г. наблюдалась сильная кратковременная вспышка (рис. 2). В нижней части рис. 4 даны средние положения максимумов. Расстояние между ними менялось от 0.82 до 0.92 года. Исключением является максимум в 1997 г. для детали —61.5 км/с, когда ее излучение было достаточно слабым, так как последующий максимум наблюдался на 1 год позже. Среднее значение периода по положениям максимумов всех эмиссионных деталей составил 0.87 года с ошибкой - ± 0.03 года.
3. ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Долгопериодические вариации мазерного излучения H2 O
Согласно Лехту и др. [5], 1996—2003 гг. являются вторым циклом активности мазера NGC 7538 IRS 1. Максимум полного потока приходится на первую половину 2001 г. В этот период в спектрах H2O имелись долгоживущие эмиссионные детали, которые к тому же не были блендированными. Таких деталей оказалось три: —61.5, —60 и —58 км/с. Четвертая деталь (Vlsr = —54.5 км/с) находилась на краю группы из трех деталей и была самой интенсивной из них.
Потоки четырех деталей различаются существенно (рис. 1). Для удобства восприятия графики переменности потоков деталей представлены на рис. 2 в разных масштабах. Вписанные штриховыми линиями кривые позволяют представить излучение каждой детали в виде двух компонентов: медленно меняющегося и вспышечного. Максимумы кривых, отражающих медленные изменения потоков, находятся во временно)м интервале декабрь 2000 г. — июнь 2001 г. Такой разброс можно считать незначительным по сравнению с полным периодом второго цикла мазерной активности. Как мы уже отмечали, именно внутри этого временно го интервала находится максимум полного потока ма-зерного излучения H2O.
ПУЛЬСАЦИИ МАЗЕРА ВОДЯНОГО ПАРА
175
_I_I_I_I_I_I_
-70 -65 -60 -55 -50 -45
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Два спектра мазерного излучения H2O, полученные в направлении источника NGC 7538 IRS 1 в разные эпохи. По горизонтальной оси отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя.
Таким образом, имеет место корреляция переменности излучения долгоживущих деталей как друг с другом, так и с полным потоком излучения H2 O.
3.2. Вспышки мазерного излучения
В начале второго цикла активности мазера H2 O в NGC 7538 IRS 1 (1966-1967 гг.) наиболее интенсивным было излучение на VLsr = -64 км/с. Наблюдались две сильные вспышки этого излучения. Максимумы имели место в эпохи 1997.1 и 1998.4. Потоки в максимумах составили 230 и 170 Ян, соответственно. С конца 1998 г. излучение этой детали появлялось лишь эпизодически с потоком менее 10 Ян. Тем не менее, необходимо отметить, что это эпизодическое излучение появлялось более или менее периодически в эпохи, близкие к максимумам вспышек на других скоростях.
Анализ переменности излучения других деталей (-61.5, -60, -58 и -54.5 км/с) показал, что за период 1997-2003 г. произошло семь вспышек. (рис. 2 и 3). Обращает на себя внимание периодический характер вспышек излучения всех четырех деталей с одинаковым средним периодом. Кроме того, наблюдается корреляция переменности потоков. Максимумы вписанных полиномов в большинстве случаев совпадают. Совпадение периодов и, тем более, корреляция потоков означают, что имеется общая причина переменности мазерного излучения, т.е. существует общий источник вспышечной активности мазера H2O, связанного с IRS 1.
3.3. Периодические пульсации мазера H2 O
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.