АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2012, том 89, № 10, с. 811-820
удк 524.527-77
ИСТОЧНИК МАЗЕРНОГО РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ W33C ^ 12.8-0.2)
© 2012 г. П. Колом1, Е. Е. Лехт2*, М. И. Пащенко2, Г. М. Рудницкий2
1 Медонское отделение Парижской обсерватории, Медон, Франция
2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва, Россия Поступила в редакцию 18.01.2012 г.; принята в печать 02.03.2012 г.
Приведены результаты наблюдений мазерных источников Н2О и ОН в направлении области Ш33С (012.8—0.2), выполненных на 22-м радиотелескопе ПРАО (Пущино) в линии 1.35 см и на Большом радиотелескопе в Нансэ (Франция) в главных (1665 и 1667 МГц) и сателлитных (1612 и 1720 МГц) линиях. Обнаружено большое число сильнопеременных короткоживущих эмиссионных деталей Н20 в широком интервале лучевых скоростей, от —7 до 55 км/с. Открыто мазерное излучение в линии 1667 МГц в диапазоне скоростей 35—41 км/с. Измерены параметры Стокса мазерного излучения главных линий ОН 1665 и 1667 МГц. В линии 1665 МГц обнаружено зеемановское расщепление излучения на скоростях 33.4 и 39.4 км/с, а в линии 1667 МГц — только на скорости 39.4 км/с. Оценена величина магнитного поля. Обнаружена значительная переменность компонентов зеемановского расщепления 39 и 39.8 км/с в обеих главных линиях. Протяженный спектр и быстрая переменность мазерного излучения Н20, а также переменность компонентов зеемановского расщепления в главных линиях ОН может быть следствием сложной, клочковатой структуры молекулярного облака и наличия в нем как крупномасштабных (вращение и биполярный поток), так и турбулентных движений материи.
1. ВВЕДЕНИЕ
Мазерное радиоизлучение в линиях OH в направлении области H II источника W33C (G 12.8—0.2) было обнаружено Пащенко в 1975 г. [1, 2], а в линии водяного пара 1.35 см — Генцелом и Даунсом в 1976 г. [3].
В этой области источник континуума имеет два максимума излучения. Наблюдения на 408 МГц [4] и 5000 МГц [5] показали, что наиболее слабый компонент G 12.7—0.2 имеет размер 5' х 4', в то время как размер интенсивного компонента G 12.8—0.2 составляет всего лишь 0.8'. Кинематическое расстояние до G 12.8—0.2 было оценено по профилю линии поглощения нейтрального водорода как 5 кпк [6].
В январе 1975 г. и октябре 1978 г. наблюдения в направлении источника континуума W33C проводились на Большом радиотелескопе в Нансэ (Франция) в диапазоне 18 см во всех четырех линиях OH в обеих круговых поляризациях [1, 2]. Сильно поляризованное мазерное излучение было обнаружено в главной линии OH 1665 МГц на скоростях 32.5 и 34.5 км/с на фоне сильного поглощения в направлении области H II G 12.8—0.2. В линии 1667 МГц наблюдалось слабое излучение
E-mail: lekht@sai.msu.ru
также на фоне сильного поглощения. Были также определены координаты источника излучения ОН:
«1950 = 18ь 11т18.55, ¿1950 = —17°56' ± 1.5'. Мазер ОН погружен в компактное молекулярное облако, которое является источником излучения в сателлитных линиях 1612 и 1720 МГц типа 11с.
Впоследствии мы проводили наблюдения мазера ОН W33C в 1991 и 2008-2011 гг. К сожалению, в печати не имеется сведений о наблюдениях этого мазера ОН другими авторами ни на одиночных антеннах, ни на системах с высоким угловым разрешением. Следует отметить, что в области W33 имеются два центра мазерного излучения ОН 1665 МГц, симметрично расположенных по обе стороны относительно W33C.
В ноябре 1976 г. Генцель и Даунс [3] на 100-м радиотелескопе в Эффельсберге обнаружили интенсивное мазерное излучение источника W33C на волне 1.35 см в интервале лучевых скоростей от —4 до 1 к м/с (8 Ян) и более слабое (менее 4 Ян) на скоростях от 30 до 41 км/с. Координаты обнаруженного источника с точностью до ошибок измерения совпали с координатами мазерного источника ОН. В дальнейшем мазер Н2О W33C наблюдали Яффе и др. [7], Коморетто и др. [8]. В 1981 г. излучение было заметно слабее и происходило на —7 и 34 км/с.
50 Ян
27.05.2011
6.06.2011 _
-10 0 10 20 30 40 50 60
Лучевая скорость, км/с
Рис. 1. Спектры мазерного излучения Н2O в направлении источника W33C. Двойной стрелкой показана цена одного деления. Лучевая скорость приведена относительно местного стандарта покоя. Внизу отрезками вертикальных линий отмечены скорости, на которых когда-либо наблюдались эмиссионные детали как нами (сплошные линии), так и другими авторами (пунктирные линии).
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ДАННЫЕ
Наблюдения мазерного радиоизлучения Н2О в линии 1.35 см в направлении источника W33C
(^1950 = ^ 11™ 18.3% ¿1950 = -17° 56' 21") были выполнены на 22-м радиотелескопе РТ-22 (Пущи-
но) в ноябре 1981 г., а затем в период с марта 2010 г. по ноябрь 2011 г. Шумовая температура системы с охлаждаемым транзисторным усилителем на входе при наблюдениях данного источника находилась в интервале 120—270 К в зависимости от погодных условий.
Таблица 1. Параметры основных компонентов параметра Стокса v в линии 1665 МГц
Дата ^ь Ян f2, ЯН l^i/f2\ 5V2,i, км/с f3, Ян Fi, Ян \f3/fa\ 5V4)3, км/с
5.12.2008 4.07 -2.07 1.97 1.62 1.4 -1.0 1.4 0.69
6.04.2010 4.30 -2.2 1.95 1.63 2.3 -0.9 2.56 0.80
4.07.2010 3.8 -2.2 1.73 1.67 4.3 -1.4 3.07 0.88
7.01.2011 4.1 -2.3 1.78 1.62 4.3 -2.1 2.05 0.77
3.05.2011 4.3 -2.2 1.95 1.60 3.0 -0.8 3.75 0.81
11.07.2011 4.0 -2.2 1.82 1.62 3.1 -0.9 3.44 0.79
Анализ сигнала осуществлялся 2048-каналь-ным автокоррелятором со спектральным разрешением 6.1 кГц (0.0822 км/с на 22 ГГц). Для точечного источника антенная температура в 1 K соответствует плотности потока 25 Ян [9].
Наблюдения радиоисточника W33C в линиях гидроксила на волне 18 см проводились на радиотелескопе Радиоастрономической станции Нан-сэ Медонской обсерватории (Франция) в различные эпохи. Телескоп представляет собой двухзер-кальный инструмент системы Крауса, позволяющий наблюдать радиоисточники вблизи меридиана. Использование сферического зеркала позволяет при перемещении облучателя сопровождать радиоисточник в пределах ±30m/ cos 5 по часовому углу относительно меридиана. 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 А = 18 см и 5 = = 0° составляет 1.4 K/Ян. Шумовая температура усилителей, охлаждаемых гелием, меняется от 35 до 60 K в зависимости от условий наблюдения.
Спектральный анализ проводился автокорреляционным спектроанализатором, частотное разрешение составляло 763 Гц. Это соответствует в линиях 1665 и 1667 МГц разрешению по лучевой скорости 0.137 км/с. В наблюдениях 2010—2011 гг. разрешение было вдвое выше — 0.068 км/с. С 2008 г. радиотелескоп одновременно принимает две перпендикулярные моды линейной поляризации, которые при детектировании непосредственно дают интенсивности соответствующих линейных мод (L 0°, L 90°). Смешение сигналов от перпендикулярных облучателей с фазовой задержкой одной из мод на четверть длины волны дает две ортогональные круговые моды (LC, RC). При этом фактически наблюдаются одновременно три параметра Стокса — I, V и Q (при соответствующем выборе системы координат).
Обработка наблюдений проводилась при помощи пакета программ GILDAS Института милли-
метровой радиоастрономии (Гренобль, Франция), доступного по адресу в Интернете iram.fr/lRAMFR/GILDAS/ [9].
На рис. 1 представлены спектры Н2О для разных эпох. Двойной стрелкой дана цена деления в янских. По горизонтальной оси отложена скорость относительно местного стандарта покоя. Внизу отрезками вертикальных линий отмечены скорости, на которых когда-либо наблюдались эмиссионные детали как нами, так и другими авторами [3, 7, 8].
Мазерное излучение Н2 О наблюдалось, в основном, в двух спектральных участках: от —7 до +1 км/с и от 32 до 37 км/с (рис. 2). Также наблюдались отдельные эмиссионные детали, разбросанные в спектре от 9 до 55 км/с. Таким образом, полный интервал скоростей составил около 62 км/с.
Результаты наблюдений мазерного излучения гидроксила в линиях 1665 и 1667 МГц в разные эпохи представлены на рис. 3. Наблюдения в 1975 и 1978 гг. были выполнены с разрешением
Плотность потока, Ян 10
-5
-40
-20
20 40 60 Лучевая скорость, км/с
Рис. 2. Средний спектр мазерного излучения H2 O в W33C за период 2010-2011 гг.
5
0
0
1 0 -1 -2 -3 2 0 -2
-4 2
0
-2
-4 2
0
-2
-4 2
0
-2
-4 2
0
-2
-4 2
0
-2
-4 2
0
-2
1665 МГц
1667 МГц
- 9.06.1991
0
1 0 -1 -2 -3
0
-2
-4
-6 0
-2
-4
-6 0
-2
-4
-6 0
-2
-4
-6 0
-2
-4
-6 0
-2
-4
-6 0
-2
-4
-6
10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60
Лучевая скорость, км/с
1 1 1 _ 27.11.1978 Л( - Ь \ _................я кл/ "
1 1 1 9.06.1991 , 1 1
1 1 1 5.12.2008 1 1 Ц" _
- \
1 1 1 " 6.04.2010 1 1
1 1 1 4.07.2010 | . ■ ■
1 1 1 7.01.2011 1 1 л в
" 3.05.2011 ] и : и"
1 1 1 " 11.07.2011 -III 1 1
4.07.2010
7.01.2011
Рис. 3. Спектры мазерного излучения гидроксила в линиях 1665 и 1667 МГц для левой (Ь) и правой круговых
поляризаций на различные эпохи наблюдений.
1 км/с, в 2008 г. — с разрешением 0.137 км/с, а в 2010—2011 гг. — с разрешением 0.068 км/с. Сплошными линиями показано излучение в левой, а пунктирными — в правой круговой поляризациях. Методика наблюдений изложена в [10, 11].
Результаты наблюдений в сателлитных линиях (1612 и 1720 МГц) показаны на рис. 4.
Для главных линий 1665 и 1667 МГц на рис. 5
и 6 представлены параметры Стокса для эпох 5 декабря 2008 г. и 3 мая 2011 г., соответственно. Временные вариации параметра Стокса V для центральной части спектра 1665 МГц показаны на
рис. 7, а для линии 1667 МГц на рис. 8. Основные компоненты пронумерованы, и их параметры представлены в табл. 1 и 2, где Г1, Г2, ^3, — потоки компонентов, и №4}3 — разности скоростей
Рис.4. Тоже, что на рис. 3, для сателлитных линий 1612 и 1720 МГц.
между компонентами 2 и 1 и компонентами 4 и 3, соответственно.
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Хотя источник мазерного излучения W33C был открыт давно, он оказался малоизученным как в линии водяного пара, так и в линиях гидроксила. Отсутствуют наблюдения с высоким угловым разрешением, что не позволяет провес
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.