УДК 524.355-77
ЦИКЛИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ H2O В НАПРАВЛЕНИИ ИСТОЧНИКА NGC 2071
© 2011 г. Е. Е. Лехт1*, В. А. Муницын2, А. М. Толмачев3, В. В. Краснов3
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2 Учреждение Российской академии наук Институт космических исследований РАН, Москва, Россия 3Пущинская радиоастрономическая обсерватория, Астрокосмический центр Учреждения Российской академии наук Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Пущино, Московская область, Россия Поступила в редакцию 01.12.2010 г.; принята в печать 13.01.2011 г.
Представлен каталог спектров мазерного излучения в линии водяного пара на 1.35 см в источнике NGC 2071, связанного с областью активного звездообразования, за период 1994—2010 гг. Наблюдения проводились на 22-й антенне Пущинской радиоастрономической обсерватории со спектральным разрешением 0.101 км/с, а с конца 2005 г. — 0.0822 км/с. По данным всего мониторинга с 1980 г. обнаружено, что имеют место два сильно различающихся цикла мазерной активности. Первый из них (1980—1992 гг.) характеризуется высокой активностью в широком интервале лучевых скоростей. В 1980—1986 гг. преобладало излучение на скоростях вблизи 7 км/с, а в 1987—1992 гг. — вблизи 14—16 км/с. В 1997—2008 гг. интенсивность излучения мазера была в несколько раз меньше, чем в первом цикле активности. Наблюдались также многочисленные сильные вспышки одиночных эмиссионных деталей. Отождествление с VLA-данными показало, что сильные вспышки происходили в обоих мазерных источниках, связанных с IRS1 и IRS3. Для обоих источников низкий уровень мазерной активности имел место практически в одни и те же эпохи (1977 г., 1995—1997 гг. и конец 2009 г.—начало 2010 г.), хотя источники разделяет расстояние не менее 2000 а.е.
1. ВВЕДЕНИЕ
NGC 2071 — область активного звездообразования, локализованная в пылевом молекулярном облаке L1630, которое идентифицируется как одно их двух гигантских молекулярных облаков в комплексе Ориона — а именно, как молекулярный комплекс Орион В [1, 2]. За расстояние до NGC 2071 принимается значение 390 пк [3].
Область активного звездообразования NGC 2071, отстоящая на 4 к северу от отражательной туманности с подобным названием, наблюдалась как инфракрасный источник, насчитывающий четыре компонента [4]. Позже удалось разрешить ядро области NGC 2071: реально оно является скоплением из восьми ИК-источников [5], полная светимость которых равна примерно 520L© [6]. К наиболее ярким относятся ИК-источники IRS1 и IRS3, которые совпадают с источниками 5-ГГц радиоконтинуума. IRS1 преобладает в близком ИК-диапазоне, а IRS3 —
E-mail:lekht@sai.msu.ru
в далеком ИК-диапазоне [7]. ИК-излучение от данной области активности достаточно сильно поляризовано и степень поляризации варьируется от 3% до 7%, что может служить подтверждением наличия вокруг ансамбля источников плотной пылевой оболочки [8].
При картографировании области в линии СО на волне 2.6 мм был обнаружен биполярный поток газа с высокими скоростями в окрестностях источника ЩБ1 [9, 10]. Биполярный поток ориентирован в направлении северо-восток — юго-запад и имеет протяженность около 5' и ширину примерно 1.5' [11].
Интерферометрические наблюдения в радиоконтинууме показали наличие трех областей ионизованного водорода Н11 [7]. Две из них совпадают с ИК-источниками ЩБ1 и ЩБ3. Скопление компактных радиоисточников локализовано в центре биполярного молекулярного потока.
В центре области, откуда истекает мощный поток, благодаря наблюдениям в линиях БО, БЮ, Н2СО, СБ и ЫН3, вокруг скопления инфракрасных
-4 0 4 8 12 16 20
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Каталог спектров мазерного излучения H2O в направлении источника NGC 2071 в период 1994—2010 гг. Двойной стрелкой показана цена одного деления. Лучевая скорость приведена относительно местного стандарта покоя. Для каждого спектра приведены нулевые базовые линии.
источников обнаружено малое плотное вращающееся газо-пылевое молекулярное облако. По своей структуре оно напоминает диск—"бублик—кольцо", причем ось вращения параллельна оси, вдоль которой истекает биполярный поток, т.е. плоскость
перпендикулярна направлению биполярного потока (см, например, [12, 13]). Температура газа в диске примерно 20 К. В пользу большой мощности молекулярного потока говорят наблюдения
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
эмиссии возбужденного столкновениями ^ (см., 1974 г., обнаружили мазер OH типа I, связанный
[14]). с центром активности — регионом звездообразова-
Исследование области NGC 2071 в радиоли- ния. Позже здесь же Швартцем и Булом [16] был
ниях OH, проведенные Юханссоном и др. [15] в открыт сильный мазер ^O. Мазерные пятна ^O,
0 4 8 12 16 0 4 8 12 16 20 Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
в основном, распределены скоплениями вблизи активных областей Н11, совпадающих с инфракрасными источниками Щ81 и ЩБЗ. Расстояние между ними составляет примерно 5', что при расстоянии до источников 400 пк соответствует 9.7 х 10-3 пк или 2000 а.е (в проекции). По астрономическим меркам это достаточно близкое взаимное расположение источников.
УЬЛ- и УЬВЛ-наблюдения мазеров Н2 О в Щ81 и ЩБЗ позволили подробно исследовать объекты с точки зрения более точного расположения компонентов областей, их структуры и морфологии. В области Щ81 мазерные пятна образуют шесть компонентов (скоплений) и расположены вдоль высокоскоростного потока [17]. Впоследствии Торреллес и др. [18] показали, что мазерные пятна образуют вытянутую структуру в пределах 300 а.е. В линиях ЫН3 вокруг Щ81 обнаружено вращающееся кеплеровское кольцо
радиусом 2000 а.е. с температурой газа 32 К [19]. По тем же наблюдениям мазерного излучения водяного пара в области IRS3 выявлена морфологическая структура в виде протопланетного диска радиусом около 20 а.е. Согласно Сету и др. [20], структура в IRS3 более сложная — кроме диска имеется высокоскоростной поток конической формы. Также более сложная структура имеется в IRS1 — мазерные пятна расположены вдоль высокоскоростного потока, а также в полостях арочной формы.
В работах [21, 22] опубликованы результаты мониторинга мазера H2O в направлении NGC 2071 за период 1979—1993 гг. Настоящая работа является продолжением тех исследований. Проведены обобщения данных всего мониторинга с 1979 г. по 2010 г.
_1_I_I_I_I_I_I_
—4 0 4 8 12 16 20
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Продолжение.
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ
Наблюдения мазерного излучения H2O в линии 1.35 см источника NGC 2071 были выполнены в направлении Щ950 = 5h44m31.5s, ¿1950 = 0o20'44" на 22-м радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории. Вторая часть мониторинга была осуществлена в 1983—2010 гг.
Средний интервал между наблюдениями составил около 2 мес.
Шумовая температура системы составляла от 100 до 250 ^ Анализ сигнала осуществлялся сначала 96-канальным, с 1997 г. 128-канальным фильтровым анализатором спектра с разрешением 7.5 кГц (0.101 км/с по лучевой скорости на 22 ГГц),
28.09.2004
28.12.2004
9.11.2005
8 12 16 -4 0 4 Лучевая скорость, км/с
12 16
Рис. 1. Продолжение.
4
8
а с конца 2005 г. 2048-канальным автокоррелятором с разрешением 0.0822 км/с.
Ширина диаграммы направленности антенны на 22 ГГц составила 2.6'. Для ослабления влияния атмосферы использовалась симметричная диаграммная модуляция. В основном был применен метод наблюдений "наведение—наведение". Антенна сначала наводилась на источник одним рупором, а затем другим. Для проведения калибровки во время первого цикла на некоторое время включался сигнал шумового генератора. В периоды сильных вспышек использовался метод "отведение-наведение". Во время первого цикла антенна наводилась на область сравнения. В этот период включался генератор шума калибровки. Для точечного источника с неполяризованным излучением антенная температура в 1 K соответствует потоку 25 Ян. Подробнее методика наблюдений и аппаратура описаны в работе Сороченко и др. [23].
Обработка наблюдений состояла в установке шкалы лучевых скоростей спектрограмм, исправления и вычитания базовой линии и в учете поглощения в земной атмосфере.
Исправленные за поглощение спектры ^O представлены на рис. 1. По горизонтальной оси отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя в км/с в одинаковом масштабе для всех спектров, а по вертикальной оси — плотность потока в Ян. Ввиду большого диапазона изменений потока графики даны в разных масштабах. Вертикальной стрелкой показана цена одного деления в Ян. Горизонтальными линиями проведены нулевые уровни каждого спектра.
На рис. 2а показана переменность интегрального потока, а на рис. 2б — центроида скоростей, т.е. средневзвешенной лучевой скорости, которая
1.2008
/\ 7 04'
Ъл. 12.05
2.07.2008
12.05.2008 2.07.2008
14.04.2009 -
1.07.2009 28.07.2009
ДОС Д
-к
X
26.08.2009
Ли.
10.11.2009
15.12.2009
А
25.01.2010
К Л
24.02.2010 29.03.2010
23.04.2010
4.11.2010
-12
0
4
8
12
16
20
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Окончание.
вычислялась по формуле
К, =
ЕЯ
(1)
где ^ — поток, К — лучевая скорость. Для полноты картины эволюции мазерного излучения Н2О мы включили данные, полученные Кампбелом [24] в 1977 г.
Для наиболее сильных выбросов указаны скорости эмиссионных деталей в км/с, которые ответственны за соответствующие выбросы. Вписанный полином отражает медленные изменения центроида скоростей. Прослеживается корреляция меж-
ду вариациями интегрального потока и центроида скоростей. На рис. 2в отрезками вертикальных линий указаны интервалы скоростей, в пределах которых наблюдалось мазерное излучение Н2О. Границы интервалов определялись по крайним эмиссионным деталям в спектрах, исключая случаи, когда крайние детали были очень слабыми.
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
30-летний мониторинг показал, что профили мазерного излучения Н2О претерпевают очень сильные изменения во времени как интенсивности излучения, так и структуры самих спектров.
8
4
10000
* 8000 х
н ииии
о
С «
§ 4000
А
g 2000
х К
л н о о
л §
о «
<D
0
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.