УДК 524.527-77
ВСПЫШКИ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ^O В ИСТОЧНИКЕ SGR B2 В ПЕРИОД 2005-2012 гг.
© 2013 г. В.В.Краснов1*, Е. Е. Лехт2, А. М. Толмачев1
1 Пущинская радиоастрономическая обсерватория Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Пущино Московской обл., Россия
2МГУ им. М.В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга,
Москва, Россия Поступила в редакцию 23.11.2012 г.; принята в печать 07.12.2012 г.
Представлены результаты исследования мазерного излучения Н20 в в сложном комплексе активного звездообразования Sgr В2 в период 2005—2012 гг. Наблюдения проводились на 22-м телескопе Путинской радиоастрономической обсерватории. Обнаружено 7 вспышек, потоки которых превышали 1000 Ян. Вспышки происходили во всех трех крупных очагах звездообразования в Sgr В2: N. Ми S. Максимальные пиковые значения потоков составили 3200 Ян (60.9 км/с), 2350 Ян (69.4 км/с) и 7300 Ян (69.3 км/с) в областях N. М и S, соответственно. Последняя вспышка была самой сильной не только в области S, но и во всем комплексе Sgr В2 в течение всего мониторинга с 1982 по 2012 гг. Проведено возможное отождествление вспышек. Обнаружено высокоскоростное кратковременное излучение на скоростях 124—128 км/с. Излучение на скорости 127 км/с с потоком 23 Ян отождествлено с областью М. В источнике S зарегистрировано излучение на скоростях 80.6 и 84.6 км/с, т.е. на более высоких скоростях, чем наблюдалось ранее.
DOI: 10.7868/80004629913080033
1. ВВЕДЕНИЕ
Sgr B2 — это один из самых сложных комплексов, где идет активный процесс звездообразования в нашей Галактике. Комплекс содержит большое число отдельных областей HII, которые располагаются в трех основных скоплениях: Sgr B2 (N), Sgr B2 (M) и Sgr B2 (S) [1]. Структура каждого из них довольно сложная. Наиболее крупными очагами звездообразования являются области N и M, причем более молодой считается область N [2]. Мазерное излучение H2O, как и других мазеров, наблюдается от всех трех областей.
Основное мазерное излучение H2O в направлении Sgr B2 (M) связано с компактной группой мазерных пятен. Пятна проецируются на сверхкомпактную область HII F и, согласно Кобаяши и др. [3], занимают область 0.04 пк х 0.04 пк (при расстоянии до Sgr B2, равном 8.5 кпк). Скорее всего, область HII F является центром активности мазеров OH, H2CO и H2O. Как показали Гауме
E-mail: lekht@sai.msu.ru
и др. [4], эта область состоит из четырех субисточников Р1—Р4. Диаметр каждого из них около 0.01 пк, а яркостная температура составляет не менее 23 400 К [5], в то время как нормальные температуры областей Н11 в Галактике находятся в пределах 6000—9000 К. Лучевая скорость, найденная по рекомбинационной радиолинии водорода Н76а от всего источника Б, составляет к к60 км/с [6].
В северной области N имеется вращающийся аккреционный диск молекулярного газа, наблюдаемый с ребра. В него вкраплены две сверхкомпактные области Н11. Вдоль оси вращения диска имеется биполярный поток и часть мазерных пятен также может быть связана с ним.
Наиболее сильное излучение Н20 в области Sgr В2 (М) появлялось в интервале скоростей 60— 70 км/с. Центром активности является область Н11 Р. Мазерные пятна Н20 расположены между субисточниками Р1— Р4 [7] и, вероятнее всего, связаны с молекулярным истечением вещества [7, 8]. Аномально сильное излучение на скорости 70 км/с
объясняется тем, что мазер H2O находится в компактном молекулярном облаке с лучевой скоростью 70 км/с перед областью HII F [3].
Южная область S — более слабая, более компактная, и она имеет достаточно простую структуру (в масштабе углового разрешения антенны при наблюдениях на 4885 МГц [1]). Имеется мазерное излучение OH и H2O в интервале скоростей 57— 72 км/с [3].
2. НАБЛЮДЕНИЯ И АНАЛИЗ ДАННЫХ
Наблюдения мазерного излучения Н2О источника Sgr B2 проводились, в основном, в направлении области M (ai95o = 17h44m10s, ¿1950 = = -28°22'00"). В периоды высокой мазерной активности наблюдения проводились последовательно в направлениях основных областей N и M, а в некоторых случаях и в области S. Это позволило определить принадлежность вспышки к соответствующей области. Во временные интервалы май 2006 г. — январь 2008 г. и август 2008 г. — март 2009 г. наблюдения не проводились по техническим причинам.
Использовался 22-м телескоп РТ-22 Пущин-ской радиоастрономической обсерватории. Шумовая температура системы при наблюдениях на низких углах находилась в интервале 150—300 К. Ширина диаграммы направленности антенны на 1.35 см составляет 2.6'. Чувствительность антенны равна 25 Ян/K. Анализ сигнала осуществлялся 2048-канальным автокорреляционным анализатором спектра с разрешением 6.1 кГц (0.0822 км/с по лучевой скорости в линии 1.35 см).
Наблюдения источника Sgr B2 проводились на углах места 6°-7°. Поскольку угол места h > 6°, принималась плоско-слоистая модель земной атмосферы. Расчет атмосферного поглощения проводился по классической методике, изложенной в работах Жевакина и Наумова [9] и Цейтлина [10]. В принятой модели атмосферы связь между наблюдаемой антенной температурой TAobs и истинной, исправленной за поглощение, температурой Ta0 дается формулой
Ta 0 = Ta obs ехр(к cosec h), (1)
где к — оптическая толща земной атмосферы в зените.
Выборка спектров H2O, исправленных за поглощение в атмосфере Земли, в направлении источника Sgr B2 (область M) представлена на рис. 1. По горизонтальной оси отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя, по вертикальной — плотность потока в янских. Вертикальной стрелкой показана цена деления в янских.
Как отмечалось выше, в комплексе Sgг В2 находятся три основные группы мазерных пятен, которые связаны с областями N. Ми S и отстоят друг от друга по склонению на 45" [3]. Поскольку диаграмма направленности РТ-22 (2.6') превышает эту величину, для определения принадлежности эмиссионных деталей мы также проводили наблюдения в четырех точках вдоль линии, соединяющей области N М и S. Результаты таких наблюдений для разных вспышек представлены на рис. 2. Интервалы между точками составили 45''. Показаны зависимости потоков на различных лучевых скоростях от положения антенны по склонению. Положения центров областей N, М и S показаны вертикальными черточками над осью абсцисс.
Переменность потоков основных эмиссионных деталей показана на рис. 3. Приведены значения лучевых скоростей (в км/с) для соответствующих эпох наблюдений. Указана принадлежность излучения к областям N, М и S.
3. ОБСУЖДЕНИЕ
Согласно Эрнандесу и др. [11], за период 1982— 2004 гг. в источнике Sgг В2 произошли две сильные вспышки мазерного излучения Н20.
Вспышка 1986 г. произошла на скорости 66 км/с и была связана с северной областью N. Во время этой вспышки имело место последовательное возбуждение излучения мазерных пятен в порядке возрастания их лучевых скоростей, лежащих в интервале скоростей 47—75 км/с. Вспышка 1986 г. была отождествлена с истечением вещества из аккреционного вращающегося диска в области SgгB2(N)[12].
Вспышка 2004 г. произошла в области М. Наиболее интенсивное и быстропеременное излучение происходило в узком интервале лучевых скоростей от 58 до 61.5 км/с. При температуре среды 200 К это соответствует тепловой ширине линии. В таком случае турбулентные движения среды в области генерации мазерного излучения на скоростях 57.5— 61 км/с являются несущественными. Положение группы мазерных пятен, ответственных за вспышку, совпадает с положением плотной части компактного молекулярного 60-км/с облака.
С 2005 по 2012 гг. наибольшая активность мазера Н2О в Sgг В2 имела место в 2005 г. и в 2011 — 2012 гг.
В 2005 г. произошли две сильные вспышки: одна — на скорости 60.9 км/с в области N а другая — на скорости 71.2 км/с в области М. Профиль линии второй вспышки был сложным и состоял из двух сильных компонентов и нескольких более слабых. По характеру изменения потока и структуры линии
_I_I_I_I_I_I
20 30 40 50 60 70 80
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Выборка спектров мазерного излучения Н2О источника Sgr В2, полученных в 2005—2012 гг. Вертикальной стрелкой показана цена деления в янских. По горизонтальной оси отложена скорость в км/с относительно местного стандарта покоя. Приведены эпохи наблюдений. Индексами N, М и S отмечена принадлежность излучения к соответствующим областям источника Sgr В2. Наличие двух индексов Ми S означает, что излучение на соответствующей скорости происходит от обеих областей Ми S.
при наблюдениях в четырех близких направлениях 16 марта 2005 г. (рис. 2а) и последующих наблюдениях в 2005—2006 гг. мы пришли к выводу, что
наиболее сильное излучение исходило из областей М и S.
С 2009 г. активность мазерного излучения в источнике Sgr В2 сместилась в спектре в об-
А8 А8
Рис. 2. Изменения потоков основных эмиссионных деталей Н2 О в зависимости от положения антенны по склонению для трех эпох наблюдений. По горизонтальной оси отложен угол в сек. дуги относительно положения центрального источника Sgr B2 (М). Вертикальными черточками внизу показаны положения источников (центров областей) N, M и S. При кривых приведены значения лучевых скоростей в км/с. Для удобства потоки деталей 65.3 и 66.7 км/с увеличены в 4 раза.
ласть скоростей 67—73 км/с. Наблюдался ряд последовательных вспышек. Особенно мощным было излучение в узком интервале лучевых скоростей 69—70 км/с. Последовательные наблюдения в нескольких направлениях (рис. 2б) показали, что вспышка на 69.3 км/с сначала произошла в области M, а затем в области S. Сдвиг во времени между максимумами потоков этих двух вспышек составил около одного года. Интересно отметить, что области M и S разделены значительным расстоянием — 42" (1.7 пк).
Согласно Кобаяши и др. [3], наиболее сильное излучение мазера Н2O вызвано тем, что он находится в компактном молекулярном облаке с лучевой скоростью около 70 км/с. Тогда возникает вопрос: с чем связана сильная вспышка в области S на 69.3 км/с? Известно, что в этой области источника Sgr B2 мазерные источники Н2O, OH и Н2CO тесно связаны со сверхкомпактной областью Ш! Н. При этом излучение OH наблюдае
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.