научная статья по теме ИССЛЕДОВАНИЕ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ OH И H O ПОЛУПРАВИЛЬНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ HU КОРМЫ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ OH И H O ПОЛУПРАВИЛЬНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ HU КОРМЫ»

УДК524.334, 52-626

ИССЛЕДОВАНИЕ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ OH И H2O ПОЛУПРАВИЛЬНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ HU КОРМЫ

© 2014 г. П. Колом1, Е. Е. Лехт2*, М. И. Пащенко2, Г. М. Рудницкий2**, А. М. Толмаче;в3

1 Медонское отделение Парижской обсерватории, Медон, Франция

2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга

3Пущинская радиоастрономическая обсерватория Астрокосмического центра Физического

института им. П.Н. Лебедева РАН Поступила в редакцию 13.11.2013г.

Представлены результаты мониторинга полуправильной переменной HU Pup в линиях OH 1612, 1665 и 1667 МГц и в линии H2O 22.235 ГГц. Впервые для этого источника обнаружено мазерное излучение в сателлитной линии 1612 МГц. Наблюдалась сильная переменность излучения во всех трех линиях OH, в том числе дрейф двух наиболее интенсивных деталей по лучевой скорости. Найдены компоненты зеемановского расщепления. Оценена величина продольного магнитного поля: 1.0, 1.6 и 2.7, 3.2 мГс в линиях 1665 и 1667 МГц соответственно. Наблюдения OH и H2O показали существование достаточно стабильных структур в областях генерации мазерного излучения и позволили оценить период переменности этого излучения (~1.5 г.). Обсуждается возможная модель мазерного источника в HU Pup.

Ключевые слова: полуправильные переменные звезды, околозвездные оболочки, молекулярные радиолинии, мазерные радиоисточники.

DOI: 10.7868/S0320010814040032

ВВЕДЕНИЕ

Многие долгопериодические переменные звезды являются сильными источниками мазерного радиоизлучения в линиях молекулы гидроксила OH на волне 18 см и водяного пара на волне 1.35 см.

Вследствие эффекта Л-удвоения и наличия сверхтонкой структуры основной вращательный уровень молекулы гидроксила 2П3/2, J = 3/2 расщепляется на четыре подуровня, между которыми возможны четыре разрешенных электродипольных перехода с частотами 1612, 1665, 1667 и 1720 МГц. В случае больцмановского распределения молекул по подуровням отношение интенсивностей линий 1 : 5 : 9 : 1. У мазеров OH, связанных со звездами поздних классов (особенно с OH/IR-звездами), часто наиболее сильной оказывается сателлитная линия 1612 МГц. Ее интенсивность может превышать интенсивность главных линий. Сателлитная линия OH 1720 МГц (тип мазеров OH IIa) в околозвездных мазерах никогда не наблюдается.

Электронный адрес: lekht@sai.msu.ru

Электронный адрес: gmr8@yandex.ru

HU Pup (CD—28 5095, IRAS 07536-2830, IRC-30105, ASAS 075540-2838.9) - полуправильная переменная звезда типа SRa спектрального класса M3. Цикл переменности звезды по данным каталога Холопова и др. (1987) равен 238d. Однако более поздние наблюдения (2001-2009 гг.) показали, что период переменности значительно больше и меняется в пределах 1-2.2 г. (данные All-Sky Automated Survey, http://www.astrouw.edu.pl/asas/, Пойманьски, 2003). Интервалы между наиболее сильными максимумами составляют примерно 2 года. Блеск в полосе V в максимуме составляет 11.5m, а в минимуме - 13.2m. HU Pup является источником мазерного излучения молекул OH, H2O и SiO. Расстояние до HU Pup оценивается в 0.52 кпк (Шимчак, Ле Скерен, 1999).

Мазерное излучение гидроксила в HU Pup было обнаружено в линии 1667 МГц 29 августа 1986 г. (Ле Скерен и др., 1992). Наблюдения, проведенные в 1990 г. (Шимчак и др., 1995), обнаружили новые детали излучения: 1665 МГц в правой и 1667 МГц в левой круговых поляризациях. Двухпиковая структура спектров, характерная для объектов класса

и «

w о н о и л н о о и н о ч G

-1-"-1-Г-1-г-

OH

1612 МГц - LC

у 5.08.2009

- л 2.05.2012 -

28.11.2012 29.01.201323.03.2013 21.04.2013 -8.05.2013

27.07.2010"

aN/ЧщАЦ/^Ь^^

И-1-1-1-1-г-

1612 МГц - ^^ 29.10.2007,

5.04.2008

AVU,

1 Ян

3.05.2009

5.08.2009

23.03.2011

10.04.2011

I iU.Ut.^Uii

2.03.2012

28.11.2012

29.01.2013 23.03.2013

21.04.2013

8.05.2013

J_I_I_I_

35 40 45 50 35 40 45 50

Лучевая скорость, км/с

Рис. 1. Спектры мазерного излучения OH в HU Pup в линиях 1612 МГц в левой и правой круговых поляризациях в разные эпохи. По горизонтальной оси отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя, а по вертикальной оси — плотность потока. Двойной стрелкой показана цена одного деления.

OH/IR, в HU Pup не наблюдалась. Наблюдения разных авторов в период 1984—1987 гг. не обнаружили излучения HU Pup в линии 1612 МГц.

Мазерное излучение молекул H2O и SiO в HU Pup было зарегистрировано в 1987 г. (Дегути и др., 1989) и 1989 г. (Хайкала и др., 1994) соответственно. Оно наблюдается в очень близких интервалах лучевых скоростей 40—50 км/с, в то время как излучение OH находится в другом интервале скоростей, 30—40 км/с.

В линиях CO излучение не было обнаружено, оценен лишь верхний предел (см., например, Дегути и др., 1990).

НАБЛЮДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Наблюдения (мониторинг) мазерного излучения HU Pup проводились нами в разные эпохи в линиях двух молекул: гидроксила 18 см и водяного пара 1.35 см. В линиях OH 1612, 1665 и 1667 МГц наблюдения были выполнены на радиотелескопе Медонской обсерватории в Нансэ (Франция). На склонении 5 = 0° диаграмма направленности телескопа на длине волны 18 см составляет 3.5' х 19' по прямому восхождению и склонению, соответственно. Чувствительность телескопа для Л = 18 см и 5 = 0° — 1.4 Ян/K. Шумовая температура системы составляет от 35 K до 60 K в зависимости от условий наблюдения. Спектральный анализ проводился

-1-1-1-1-1-1-г

1665 МГц ЬС

3.05.2009

И «

ей «

О н о и

Н О

о и н о ч

к

2.05.2012

28.11.2012

А1уД 29.01.2013

23.03.2013

- 1А 21.04.2°13-

8.05.2013

_|_I_I_I_|_

30 35 40 45 5030 35

Лучевая скорость, км/с

40

45

50

Рис. 2. То же, что на рис. 1, но для линии OH 1665 МГц.

автокорреляционным спектроанализатором с разрешением по лучевой скорости в главных линиях OH 0.068 км/с (в 2009 г. - 0.137 км/с). Излучение регистрировалось в линейной (с позиционными углами 0°, 90о и ±45°) и круговой (правой и левой) поляризациях, что позволило получить все параметры Стокса. Аппаратура и методика наблюдений и обработки данных подробно описаны в наших работах (Слыш и др., 2010; Рудницкий и др., 2010; Лехт и др., 2012). Обзор наших наблюдений околозвездных мазеров OH в 2007-2009 гг. приведен в работе Рудницкого и др. (2010).

Наблюдения мазерного излучения ^O в линии 1.35 см были выполнены на радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории (Лехт и др., 2009). Диаграмма направленности те-

лескопа 2.6', шумовая температура системы 120— 300 K в зависимости от погодных условий. Анализ сигнала осуществлялся 2048-канальным автокорреляционным спектрометром с разрешением 0.0822 км/с на 22 ГГц. Чувствительность антенны 25 ЯнД.

На рис. 1—3 представлены спектры мазерного излучения гидроксила в линиях 1612, 1665 и 1667 МГц для левой и правой круговых поляризаций в разные эпохи. По горизонтальной оси отложена лучевая скорость относительно местного стандарта покоя в км/с, а по вертикальной оси -плотность потока в Янских. Двойной стрелкой показана цена деления.

На рис. 4 даны параметры Стокса для излучения OH в линиях 1612, 1665 и 1667 МГц на эпоху

3.05.2009

и

<3

О н о и

Н О

о и н о ч

к

~1-1-1-г-

1667 МГц - ЬС

29.10.2007

1 Ян

м

5.04.2008

5.08.2009

27.07.2010

10.04.2011

тутп

23.03.2013 21.04.2013 8.05.2013

3.05.2009

1667 МГц - ДС

29.10.2007

5.04.2008

5.08.2009

27.07.2010

23.03.2011

10.04.2011

2.05.2012

20.01.2013 23.03.2013

21.04.2013

J_I_I_1_

30 40 50 30 40 50

Лучевая скорость, км/с

Рис. 3. То же, что на рис. 1, но для линии OH 1667 МГц.

5 августа 2009 г. Временные вариации параметра Стокса V для всех трех линий показаны на рис. 5. В спектрах линий 1665 и 1667 МГц обнаружены пары деталей, которые возникли вследствие расщепления линий излучения на два компонента в продольном магнитном поле (зеемановское расщепление). Компоненты смещены в сторону большей и меньшей скорости относительно центра линии и имеют противоположные знаки эллиптической поляризации. Возможны случаи, когда один из компонентов зеемановского расщепления может вытеснять другой за счет неустойчивости мазерного луча (Шкловский, 1969). В этом случае в спектре наблюдается только один, на 100% поляризованный по кругу компонент. Параметры компонентов приведены в таблице.

На рис. 6 представлены спектры ^O на 1.35 см для разных эпох. Регулярные наблюдения (мониторинг) осуществлялись с января 2010 г. Излучение наблюдалось в интервале скоростей 40-50 км/с. Несмотря на большие вариации спектров, средние спектры для временных интервалов 2010-2011 и 2012-2013 гг. отличаются незначительно (рис. 7). Хорошо сохраняется их структура. Наиболее существенные изменения структуры спектра произошли лишь во второй половине 2013 г.

дискуссия

Гидроксил

До наших наблюдений излучение в сателлит-ной линии 1612 МГц не было зарегистрировано.

ИССЛЕДОВАНИЕ МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1612 МГц 1665 МГц 1667 МГц

я -1 <а

8-2

Н О

в

л н о

§ 0

н

о

ч

а -1

-2

0 -2 -4 -6

1 I 1 1 1 1 I -

......

1 1 1 1 1 1 ■ 1 1 "РРпИИ Q - i i i

1 1 1 i i i Mhw- U -

1 I 1 I 1 I

1 1 1 V 1 1 1

4

-1

-2 1

-1 -4

-2

0

1 I 1 i i i 1 1 1 I ' 1 1 1

l 1 l и i i i 1 1 1 1 1 1

i i i iMbLlJ rrpfln 1 1 1 1 1 1 U _ i i i

_ 1 1 1 1 1 1 1 i 1 _ V 1 1 1

1.0

0.5

-1 1

-1 0.5

-0.5

1 1 1 1 I ■ I ■ I I - i i i i

_ 1 1 1 1 1 1 _ Q iLiLJym.iiiL AJuLildn TWjfllWfm ~ 1 I 1 I 1 I ~

_ 1 1 1 1 1 1 _ U

i i 1 i I ■ I ■ 1 V; jyilllilMi рт^ 1 1 1 1

30 40 50 60 30 40 50 60 Лучевая скорость, км/с

30 40 50 60

Рис. 4. Параметры Стокса для излучения OH в линиях 1612, 1665 и 1667 МГц на эпоху 5 августа 2009 г.

В октябре 2007 г. мы обнаружили излучение в обеих круговых поляризациях (рис. 1), но не на тех скоростях, на которых оно наблюдалось ранее в главных линиях (рис.10). Наиболее сильным было излучение в левой круговой поляризации на скоро-

Значения магнитного поля в мазерных конденсациях в оболочке HU Pup

Линия, МГц VLSR, км/с Номер детали Величина расщепления, км/с Значение магнитного поля, м^

1665 39.7 1;2 0.95 1.6

41.9 3; 4 0.60 1.0

1667 34.7 5; 6 1.13 3.2

39.0 7; 8 0.94

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»