УДК 524.527.7+524.3-52- 77
СТРУКТУРЫ ТИПА ЦЕПОЧЕК В ^O-МАЗЕРЕ NGC 7538 N
© 2007 г. Е. Е. Лехт1'2, В. А. Муницын3, В. В. Краснов4
1 Национальный институт астрофизики, оптики и электроники, Тонантцинтла, Мексика 2Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва, Россия 3Институт космических исследований, Москва, Россия
4Пущинская радиоастрономическая обсерватория, Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева, Пущино, Россия Поступила в редакцию 20.12.2005 г.; после доработки 07.07.2006 г.
Приведены результаты анализа мазерного излучения H2O источника NGC 7538 N, связанного с областью активного звездообразования. Использованы данные 24-летнего мониторинга в линии 1.35 см, который был выполнен на радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории в 1981—2005 гг. со спектральным разрешением 0.101 км/с. Выделены отдельные спектральные компоненты. Обнаружен временной дрейф их лучевых скоростей. Время от времени дрейф сопровождался скачками скорости. Это объясняется существованием цепочек из сгустков материи, которые вытянуты в радиальном к звезде направлении и имеют градиент лучевой скорости. В 1982—2005 гг. наблюдались два цикла активности мазера, во время которых происходила активизация цепочек. Предполагается, что ударные волны последовательно проходили через элементы цепочек, возбуждая в них мазерное излучение. Самая длинная цепочка на лучевой скорости —58 км/с насчитывает не менее 15 звеньев. При скорости ударной волны 15 км/с шаг цепочки оценивается как <1.5 а.е. Цепочки могут располагаться в околозвездном диске шириной <1015 см. Также обнаружена структура типа вращающегося неоднородного вихря с периодом вращения около 1.6 лет. Поступательное движение вихря может быть следствием его орбитального движения в протопланетном диске.
PACS numbers: 98.38.Er, 95.85.Bh, 98.35.Ac, 98.38.Dq
1. ВВЕДЕНИЕ
NGC 7538 — это протяженная и сложная область, расположенная в Персеевом рукаве Галактики на расстоянии 2.8 кпк. Прежде всего ее связывают с видимой HII-областью. Приблизительно на 2 южнее от нее находится плотное скопление из трех инфракрасных источников IRS 1—3.
Область связана с большим комплексом молекулярных облаков. Молекулярное облако совпадает с протяженной областью HII. Район богат динамично развивающимися областями звездообразования, которые расположены в ядре облака молекулярного водорода и тесно связаны с высокоскоростным газом и сверхкомпактными областями HII. В NGC 7538 имеются два мазерных источника H2O (N и S), угловое расстояние между которыми составляет 1'20". Мазерные пятна в источнике NGC 7538 N образуют две группы.
Основная компактная группа совпадает со сверхкомпактной областью HII [1] и инфракрасным источником IRS 1 [2], и расположена практически в центре молекулярного облака, соответствующего
излучению молекулы HCO+ на лучевой скорости —59.7 км/с.
В области были обнаружены высокоскоростной CO-молекулярный поток, истечение ионизованного газа и вращающийся диск вокруг источника IRS 1. Ядро HII-области содержит многочисленные сгустки с яркостной температурой ~1.5 х х 104 K [3]. Ядро континуума состоит из двух компонентов — северного и южного. Видимо, в центре этой области находится возбуждающая звезда. Имеет место истечение ионизованного газа из ядра HII-области в северном и южном направлениях.
Согласно наблюдениям в линии молекулы CS, скорость ядра этого облака составляет около —57 км/с [4]. Мазер H2O расположен практически в центре молекулярного облака HCO+, имеющего лучевую скорость —59.7 км/с [5]. 22-летний мониторинг мазера H2O показал, что наиболее вероятное положение центроида скоростей Н20-спектров составляет —57.5 км/с [6, 7], а средняя скорость, соответствующая всему диапазону излучения за 1982—2003 гг., равна
—58 км/с. Таким образом, скорость центрального объекта в NGC 7538 N может быть оценена как (58—57) км/с. Это имеет значение для интерпретации переменности излучения некоторых сложных компонентов (названных в литературе высокоорганизованными структурами) мазера H2O в NGC 7538 N.
Обнаружение высокоорганизованных структур, например, в источнике S140 было основано на анализе данных многолетнего мониторинга мазера H2O [8]. Были обнаружены две последовательности вспышек со скачками скорости — эстафетное возгорание и угасание субисточников. Затем в этом источнике из наблюдений на телескопе MERLIN были выявлены структуры в виде цепочек разного масштаба [9]. Одна из них имеет размер около 60 а.е. и связана с протопланетным диском вокруг массивной звезды. В двух областях Ориона KL Матвеенко и др. [10] обнаружили цепочки компактных компонентов, которые они связали с кольцевыми структурами — протопланетными кольцами. Однако Шимоикура и др. [11] не подтвердили такую структуру в Орионе KL.
Структуры, аналогичные цепочкам, были найдены, например, в оболочке полуправильной переменной RT Vir [12]. Они представляют собой фрагментированные волокна, ориентированные в радиальном к звезде направлении.
Настоящая работа посвящена исследованию структуры областей мазерного излучения H2O в NGC 7538 N на основе данных многолетнего мониторинга.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА СПЕКТРОВ
Наблюдения мазерного излучения Н2О в линии 1.35 см были выполнены в направлении источника IRS 1 сложного комплекса NGC 7538 (а1950 = = 23h 11m36.5s, á1950 = 61°11'49") на полноповоротном параболическом радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории в период 2003—2005 гг. Антенная температура в 1 K соответствует плотности потока 25 Ян. Анализ сигнала осуществлялся 128-канальным фильтровым спектрометром с частотным разрешением 7.5 кГц (0.101 км/с по лучевой скорости в линии 1.35 см). Система стабилизации частоты первого гетеродина обеспечивала его относительную нестабильность ±1.7 х 10"8, что для Л = 1.35 см составляет ±0.005 км/с. При наблюдениях с разрешением 0.1 км/с максимальные флуктуации положения линии не превышали 0.1 от ширины спектрального канала. Для интенсивных (более 50 Ян) не сильно блендированных линий точность определения лучевой скорости составляла не хуже 0.02—0.03 км/с.
Подробное описание аппаратурного комплекса и его характеристик изложено в работе Сороченко и др. [13].
Спектры мазера H2O в направлении NGC 7538 в период 2003—2005 гг. представлены на рис. 1. Двойной стрелкой показан масштаб по оси ординат в янских. По оси абсцисс отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя. Тонкими линиями нанесены спектры, полученные в направлении южного источника (S), отстоящего от N на 1'20".
В настоящей работе мы также использовали все спектры нашего мониторинга, полученные до 2003 г. [6, 7]. Как видно из рис. 1, наибольшую активность в 2003—2005 гг. имел южный источник. Существенный рост его излучения начался с конца 1999 г. [7]. Особенно это проявилось на скоростях от —58 до —54 км/с и от —51 до —49 км/с. Однако в интервалах скоростей от —61.5 до —57.5 км/с и от —50 до —46 км/с излучение наблюдалось только от северного источника. Для выбора интервалов скоростей всего нашего мониторинга (1982—2005 гг.), где излучение источника N существенно преобладало над излучением источинка S, мы использовали результаты Камейа и др. [14], Коморетто и др. [15], а также Мигенеса и др. [16].
Мазерное излучение в направлении NGC 7538 имеет два ярко выраженных цикла активности с границей раздела 1993—1995 гг., когда был глубокий минимум мазерного излучения. В соответствии с этим наши исследования были проведены для двух временных интервалов: 1982—1992 и 1996— 2005 гг. Для первого цикла активности мазера были выбраны узкие интервалы (2—3 км/с) в окрестностях скоростей —60, —54 и —47 км/с, а для второго — в окрестностях скоростей —60.5, —58 и —47 км/с, где излучение северного источника существенно преобладало над излучением южного источника.
При выделении компонентов за основу мы брали ярко выраженные и повторяющиеся от спектра к спектру максимумы линий. Они были опорными. Далее по форме линий, что оказалось очень важным в нашей методике, определялось положение других компонентов в спектре. Прослеживалась их эволюция во времени, т.е. определялось начало и конец нахождения компонента в активной фазе излучения. Затем вписывались гауссианы и определялись их амплитуды и лучевые скорости. В большинстве случаев такая процедура повторялась несколько раз для уточнения параметров вписанных гауссиан (аналог метода последовательных приближений). Используемый нами метод обработки позволил уменьшить величины ошибок в определении потоков и лучевых скоростей компонентов.
-75 -70 -65 -60 -55 -50 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Спектры мазерного излучения Н2О источника NGC 7538 N в период 2003—2005 гг. Двойной стрелкой показан масштаб по оси ординат. Тонкими линиями показаны спектры, полученные в направлении источника S.
Результаты выделения отдельных компонентов во всех спектрах для первого цикла активности мазера водяного пара (1982—1992 гг.) представлены на рис. 2—5. Основные компоненты пронумерованы. Большими кружками отмечены положения максимумов потоков и приведены значения потоков в янских. Моменты антикорреляции между потоками двух компонентов обозначены "АС", а в скобках приведены номера компонентов. На
определенных временных участках вариации компонентов аппроксимированы отрезками прямых линий.
Результаты аналогичного анализа спектров второго цикла активности Н2 О мазера представлены на рис. 6—8 и частично на рис. 4. Обозначения те же, что и на рис. 2—5.
Для анализа мы использовали только компоненты с ярко выраженными максимумами, что га-
л
н _
о
о
а
о
о «
ей
m
<D F
R -
-52.0 -52.5 -53.0 -53.5 -54.0 -54.5 55.0
120
x t*
cd W О H
о с
Л H О
о X H
о
ч
с
80
40
(а)
j b с
ОО
э©
^ 0о°0о°оо О «р|> d"
с
b
• v.
AC
(ld - Jb) (lö - Jb)
(2 - Jb) 2
Jd lc
235 Ян Jb
Jc
(6)
A Jö &
1982
1984
1986 1988 Годы
1990
1992
Рис. 2. Переменность лучевой скорости и потока отдельных компонентов Н2О-спектра первого цикла активности мазера в интервале от —55.5 до —52 км/с. Наиболее сильные компоненты
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.