УДК 524.7-7-36-82
СПЕКТР СВЕЧЕНИЯ ГАЗА В ОБЛАСТИ ЗВЕЗДООБРАЗОВАНИЯ В BCD-ГАЛАКТИКЕ VII Zw 403 (UGC 6456)
© 2007 г. В. П. Архипова1, Т. А. Лозинская1, А. В. Моисеев2, О. В. Егоров1
1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук, п. Нижний Архыз Карачаево-Черкесской Республики, Россия Поступила в редакцию 30.11.2006 г.; принята в печать 05.04.2007 г.
По наблюдениям на 6-м телескопе САО РАН с панорамным спектрографом MPFS и со щелевым спектрографом с фокальным редуктором SCORPIO проведен анализ спектра свечения ионизованного газа в области звездообразования в BCD-галактике VII Zw 403. Получены изображения центральной области галактики в линиях Ha, H^, [SII], [OIII] и карты распределения относительных интенсивностей линий [OIII]/H^ и [SII]/Ha. Определены параметры газа в ярких ионизованных сверхоболочках, оценено относительное содержание кислорода, азота и серы; выявлено низкое относительное содержание N/O.
PACS: 98.52.Wz, 98.58.Ay, 98.58.Kh, 98.62.Js
1. ВВЕДЕНИЕ
Следы активного звездообразования в BCD- и Irr-галактиках проявляются как гигантские комплексы, содержащие основное население молодых звезд, яркие HII-области, множественные оболочки и сверхоболочки разного масштаба. В таких комплексах отчетливо проявляется взаимодействие ОВ-ассоциаций с окружающим газом, что представляет собой уникальную возможность наблюдательной проверки классической теории взаимодействия коллективного ветра и сверхновых с межзвездной средой, которая пока плохо согласуется с наблюдениями.
Настоящая работа продолжает представленные в статье Лозинской и др. [1] исследования межзвездной среды в комплексе, связанном с последней вспышкой звездообразования в BCD-галак-тике VII Zw 403 (UGC 6456).
VII Zw 403 — одна из ближайших BCD-галак-тик (расстояние d = 4.5 кпк), которая является изолированной и медленно вращающейся и в которой выявлено несколько эпизодов звездообразования разной интенсивности [2, 3]. Последняя вспышка звездообразования 4—10 млн. лет назад охватила центральную область галактики размером около 1 кпк в направлении гигантского облака нейтрального водорода с наиболее высокой лучевой плотностью [4]. Наблюдаются несколько очагов этого последнего эпизода звездообразования: самые молодые массивные звезды образуют
компактные ОВ-ассоциации № 1—6 (для единообразия здесь, как и в работе [1], приняты обозначения ассоциаций и HII-областей согласно Линдс и др. [2]). Более проэволюционировавшие звезды, в том числе и красные сверхгиганты высокой светимости, распределены в протяженной эллиптической области, и концентрации к компактным ассоциациям они не показывают. Ионизованный газ сосредоточен в той же центральной области галактики; он выявляет следы нескольких очагов последнего эпизода звездообразования: яркие области HII, связанные с компактными ассоциациями, и окружающее их слабое диффузное излучение [2, 5, 6]. Наблюдения с Космическим телескопом им. Хаббла (HST) обнаружили оболочеч-ную структуру ряда ярких областей HII размером 80—150 пк; по щелевым спектрограммам, полученным с 4-м телескопом Национальной обсерватории Кит Пик, Линдс и др. [2] нашли скорость расширения оболочек 50—70 км/с; Лозинская и др. [1] эти результаты не подтвердили (см. ниже). Силич и др. [7] выявили следы слабого гигантского (D ~ ~ 500 пк) кольца в Ha-излучении диффузного газа. Сообщения о протяженной области диффузного рентгеновского излучения внутри этого гигантского кольца пока не получили подтверждения [8—12].
В нашей работе [1] детально исследованы крупномасштабная структура и кинематика ионизованного газа по наблюдениям на 6-м телескопе САО РАН с фокальным редуктором SCOR-
PIO в трех режимах: прямые снимки (в линиях Ha, [ОШ] и ^П]), спектроскопия с длинной щелью и спектроскопия со сканирующим интерферометром Фабри—Перо. Кроме известных ранее ярких HII-областей и следов слабого гигантского кольца, нами обнаружено много новых слабых диффузных и дуговых образований, выявлена "тонкая структура" гигантского кольца, построены карты распределения лучевой скорости в максимуме и полуширины линии Ha для всей центральной области галактики. С целью поиска эффекта расширения мы построили так называемые "эллипсы скоростей" и распределения полуширины линии Ha для всех HII-областей; при этом не найдено изменений лучевой скорости максимума и (или) полуширины линии, которые свидетельствовали бы о расширении оболочек со скоростью 50—70 км/с, о чем сообщалось в работе [2]. По наблюдениям со щелевым спектрографом в красной (На, [N11], ^П]) и зеленой (Н0, [ОШ]) областях спектра также не обнаружено свидетельств расширения оболочек с такой скоростью. Наоборот, наши наблюдения с интерферометром Фабри—Перо и со щелевым спектрографом выявили явное уширение линии (от FWHM ~ 60-70 км/с до FWHM ~ 80-120 км/с) в области слабой диффузной эмиссии за пределами ярких Ш!-областей.
Кинематический возраст ярких оболочек, соответствующий нашим оценкам скорости их расширения (20 км/с или ниже), составляет не менее 2—4 млн. лет, что хорошо согласуется с возрастом компактных ОВ-ассоциаций, оцененным в работе [2]. Слабые протяженные волокнистые и диффузные области ионизованного газа, выделенные практически во всей центральной области галактики, и гигантское кольцо Н11 может быть сопоставлено с более старым (10 млн. лет согласно [2]) звездным населением последней вспышки звездообразования.
По прямым снимкам мы показали в работе [1], что крупномасштабная структура области звездообразования в линиях [ОШ], ^П] и На + [N11] в целом идентична. В двух протяженных очень слабых диффузных областях была выявлена повышенная относительная интенсивность линий [ОШ]/На и ^П]/На. Однако из-за низкой яркости упомянутых диффузных областей необходима проверка этих предварительных выводов по наблюдениям с панорамным мультизрачковым волоконным спектрографом.
В наиболее яркой оболочке № 1 вокруг самой богатой и молодой ассоциации № 1 в работе [1] нами были выявлены слабые высокоскоростные крылья: в линии [ОШ] — до -200... -300 км/с от центра линии по уровню около 5% от максимума, в
линии Ha — до —350 км/с и до +550 ... +600 км/с по уровню около 2% от максимума. Столь высокие скорости обнаружены в галактике впервые, и они являются однозначным свидетельством ускорения газа на фронте ударной волны. Наблюдения с панорамным спектрографом представляют особый интерес для оболочки № 1.
В настоящей работе проведен анализ спектра свечения газа в области звездообразования по наблюдениям галактики с панорамным мультизрач-ковым волоконным спектрографом (MPFS) и со щелевым спектрографом 6-м телескопа САО РАН. Проведенные наблюдения и методика их обработки представлены в следующем разделе, далее приводятся основные результаты наблюдений и обсуждаются выводы, которые из них следуют.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ Наблюдения c MPFS
Наблюдения с панорамным мультизрачковым волоконным спектрографом MPFS, установленным в главном фокусе 6-м телескопа, были выполнены 23/24 и 24/25 мая 2004 г. Описание спектрографа приведено в работе Афанасьева и др. [13] и в Интернете на странице http://www.sao.ru/hq/lsfvo/devices.html. В качестве приемника использовалась ПЗС-матрица EEV 42-20 размером 2048 х 2048 элементов. Спектрограф позволяет одновременно регистрировать спектры от 256 пространственных элементов (конструктивно выполненных в виде квадратных линз), составляющих в картинной плоскости матрицу размером 16 х 16 элементов. Угловой размер элемента изображения составлял 1". Одновременно регистрировался спектр ночного неба с площадки, удаленной на 4' от центра поля зрения. Спектры с разрешением около 8 A были получены
в диапазоне 4250—7200 A. Всего наблюдалось 7 полей в центральной области галактики, снятых со взаимным смещением.
В табл. 1 приведены суммарное время экспозиций Texp и среднее качество изображений ("seeing") для каждого из полей.
Обработка спектральных наблюдений проводилась с помощью разработанного в лаборатории СФВО САО РАН математического обеспечения, использующего среду программного языка IDL. Первичная редукция включала вычитание тока смещения, учет плоского поля, удаление следов космических частиц, выделение из ПЗС-изобра-жений индивидуальных спектров и их приведение к шкале длин волн с использованием спектра калибровочной лампы с HeNeAr-наполнением. Из линеаризованных спектров вычитался спектр ночного
неба. Затем наблюдаемые потоки переводились в абсолютную шкалу энергий. Для этого использовались спектры спектрофотометрического стандарта Grw+70 5824, который наблюдался сразу после объекта VII Zw 403 на близком зенитном расстоянии. При коррекции за воздушную массу использовалась средняя спектральная кривая атмосферной экстинции для САО из работы Карташовой и Чумаковой [14].
Результатом обработки является "куб данных", в котором каждому пикселу изображения размером 16'' х 16'' соответствует спектр из 2048 элементов. После первичной редукции кубы данных для всех 7 полей были совмещены и сложены, так что размер получившейся мозаики составил 49'' х 31''; соответствующая область галактики показана на рис. 1.
Наблюдения со щелевым спектрографом
В данной работе мы используем уже опубликованные в [1] спектры для изучения особенностей свечения в отдельных линиях. Журнал наблюдений, описание параметров аппаратуры и особенности обработки данных приведены в работе [1]. Здесь мы лишь кратко напомним, что наблюдения выполнялись в прямом фокусе 6-м телескопа САО РАН с помощью универсального прибора SCORPIO [15]. Были получены два спектра (локализация щели показана на рис. 1): разрез 1 — через HII-области № 2, 3, 4 и разрез 2 — через области № 1 и 5. Позиционный угол щели спектрографа составлял в обоих случаях 88°. Спектры были получены в двух спектральных диапазонах. Первый соответствовал ЛЛ4800—5600 A и включал яркие линии Нв и [OIII]. Во второй диапазон ЛЛ6270—7300 A попадали линии Ha, [NII] и [SII]. При этом спектральное разрешение составляло 2.2—2.5 A.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
На рис. 1 представлено п
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.