АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2012, том 89, № 1, с. 48-65
УДК 524.355-77
МНОГОЛЕТНИЙ МОНИТОРИНГ ИСТОЧНИКА МАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ W44C ^ 34.3+0.15) В ЛИНИЯХ ВОДЯНОГО ПАРА
1.35 см И ГИДРОКСИЛА 18 см
© 2012 г. Е. Е. Лехт*, М. И. Пащенко, Г. М. Рудницкий
Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия Поступила в редакцию 21.04.2011 г.; принята в печать 17.08.2011 г.
Представлены результаты мониторинга мазеров H2O и OH в источнике W44C, расположенных вблизи кометарной Ш!-области G 34.3+0.15. Наблюдения в радиолинии водяного пара на волне А = 1.35 см были выполнены на 22-м радиотелескопе Пущинской радиоастрономической обсерватории (Россия) в период с ноября 1979 г. по март 2011 г., а в радиолиниях гидроксила на волне А =18 см на Большом радиотелескопе в Нансэ (Франция). Имело место чередование максимумов и минимумов активности мазера водяного пара. Среднее значение периода активности составляет ~14 лет, что согласуется с результатами, полученными ранее для ряда других источников, связанных с областями активного звездообразования. В периоды повышенной активности мазера наблюдались две сильные серии вспышек мазерного излучения H2O, которые были связаны с двумя разными скоплениями мазерных пятен, расположенных на фронте ударной волны на периферии сверхкомпактной области UH II. Эти серии вспышек могут быть связаны с циклической активностью протозвездного объекта в UH II. В остальные периоды времени происходили, в основном, кратковременные вспышки одиночных деталей. По наблюдениям в линиях гидроксила были определены параметры Стокса. В профиле главной линии OH 1667 МГц на скорости 58.5 км/с наблюдалось зеемановское расщепление, по величине которого оценена напряженность компонента магнитного поля вдоль луча зрения (1.2 мГс).
1. ВВЕДЕНИЕ
В области активного звездообразования — источнике G 34.3+0.15, расстояние до которого составляет 3.8 кпк, находятся три компактные и одна протяженная области H II [1] (рис. 1). Одна из них (компонент C) представляет собой сверхкомпактную область H II кометарной морфологии, которая вкраплена в сверхкомпактное молекулярное ядро с температурой около 225 K и плотностью водорода 107 см"3 [2]. Мазерное излучение в направлении источника G 34.3+0.15 (W44C) было обнаружено Тернером и Рубиным [3] сначала в главных линиях гидроксила 1665 и 1667 МГц, а затем в 1971 г. в линии водяного пара 22 ГГц.
Согласно VLA-наблюдениям Фейя и др. [4], в направлении комплекса G 34.3+0.15 имеются три отдельные группы мазерных пятен Н2О в области с угловыми размерами 50" х 30". Наибольшее число мазерных пятен совпадает с горячим ядром молекулярного облака, т.е. непосредственно связано с областью H II кометарного типа (компонент C). Две другие группы мазерных пятен отстоят от горячего ядра на 20" и 45" и не связаны ни с каким
E-mail: lekht@sai.msu.ru
источником континуума. Их скорости не сильно отличаются от скоростей пятен в горячем ядре. Мазерные пятна И20, связанные с компонентом С (кометообразной областью И II), образуют несколько скоплений [5]. Основные три скопления вытянуты в радиальном направлении относительно центра области И II.
Последующие интерферометрические наблюдения (см., например, [6—9]) показали, что мазеры И20 и ОН располагаются вдоль параболической дуги вблизи фронта головной ударной волны у восточного края кометарной области И II. Мазеры ОН располагаются ближе к краю кометарной области, чем мазеры И20. Это указывает на то, что молекулы ОН формируются в результате диссоциации молекулы И20 ударной волной; по-видимому, мазеры ОН отслеживают положение сильной ударной волны, которая отделяет холодное молекулярное облако от плотной теплой оболочки, охватывающей головную ударную волну [9].
Согласно наблюдениям Вальдеттаро и др. [10], выполненным в течение 13 лет (1987—1999 гг.), имеется достаточно стабильное излучение Н20 на лучевой скорости около 60 км/с, а также кратковременные сильные вспышки на других скоростях.
1°1Г17"г
16
15
14
13
S 12
О
11
10
A
О
B
Фронт ударной волны
3
10 +
2 +
C
+ 7
18h50m46.5s46.4 46.3 46.2 46.1 45.0 45.9 Прямое восхождение (1950.0)
45.
Рис. 1. Схематическое изображение области О 34.3+0.15. Крестиками отмечены положения скоплений мазеров Н2О (большие крестики — основные скопления Н2О), кружками — положения основных областей излучения ОН.
9
Кроме того, указано, что интегральный поток менялся максимум в 3 раза.
Наблюдения в молекулярных линиях — например, молекул С14Б [11], 13СО, СБ и СНзСЫ [12] -выявили наличие сильного градиента лучевой скорости в области в направлении север-юг с масштабом , что свидетельствует о существовании молекулярного течения вещества в соответствующем направлении. Градиент скорости найден также по наблюдениям в рекомбинационной линии Н93а [13].
В 1974 г. на Большом радиотелескопе в Нан-сэ (Франция) впервые были проведены наблюдения Ш44С во всех четырех линиях молекулы ОН [14]. Впоследствии наблюдения этого источника в линиях ОН на радиотелескопе в Нан-сэ проводились в различные эпохи. Начиная с 1979 г. проводятся регулярные наблюдения (мониторинг) Ш44С в линии Н2О на 22-м радиотелескопе в ПРАО [15].
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ
Наблюдения мазерного радиоизлучения Н2 О в линии 1.35 см в направлении источника О 34.3+ +0.15 были выполнены на 22-м радиотелескопе РТ-22 (Пущино) с ноября 1979 г. по март 2011 г. Средний интервал между наблюдениями составил менее 2 мес. Шумовая температура системы с охлаждаемым транзисторным усилителем на входе находилась в интервале 150-250 К. Проведенная в
2000 г. модернизация радиометра позволила понизить шумовую температуру системы до 100—150 К в зависимости от погодных условий.
Анализ сигнала осуществлялся 96-канальным и с июля 1997 г. 128-канальным анализатором спектра фильтрового типа с разрешением 7.5 кГц (0.101 км/с по лучевой скорости в линии 1.35 см, а с конца 2005 г. — 2048-канальным автокоррелятором с разрешением 6.1 кГц (0.0822 км/с на 22 ГГц). Для точечного источника антенная температура в 1 K соответствует плотности потока 25 Ян.
Наблюдения радиоисточника W44C в линиях гидроксила на волне 18 см проводились на Большом радиотелескопе Радиоастрономической станции Нансэ Медонской обсерватории (Франция) в различные эпохи. Телескоп представляет собой двухзеркальный 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 Л = 18 см и 5 = = 0° составляет 1.4 K/Ян. Шумовая температура входных усилителей, охлаждаемых гелием, — от 35 до 60 K в зависимости от условий наблюдения.
Спектральный анализ проводится автокорреляционным спектроанализатором из 8192 каналов.
х *
«
о н о с л н о о X н о ч
45 50 55 60 65 70 45 50 55 60 65 70 Лучевая скорость, км/с
Рис. 2. Каталог спектров мазерного излучения Н2О в направлении источника G 34.3+0.15. Двусторонней стрелкой показана цена одного деления по оси ординат. Лучевая скорость приведена относительно Местного стандарта покоя.
Эти каналы могут быть разделены на несколько батарей, каждая из которых проводит независимый анализ сигнала в одной из двух главных линий ОН (1665 и 1667 МГц) в одном из четырех направлений поляризации. В наших наблюдениях в 2008 г. спектроанализатор был разделен на 8 батарей по 1024 канала. Частотная полоса анализа каждой батареи — 781.25 кГц, частотное разрешение — 763 Гц. Это соответствует в линиях 1665 и 1667 МГц разрешению по лучевой скорости 0.137 км/с. В наблюдениях 2010 г. разрешение было вдвое выше — 0.068 км/с.
Недавно проведенная модернизация расширила возможности исследования поляризации излучения [16]. Наблюдения, проведенные нами в 2008—2010 гг., существенно дополняют работы по измерениям поляризации, выполненные ранее на радиотелескопе в Нансэ. Радиотелескоп одновременно принимает две перпендикулярные моды линейной поляризации, которые при детектировании непосредственно дают интенсивности соответствующих линейных мод (Ь0о, Ь90о). Смешение сигналов от перпендикулярных облучателей с фазовой задержкой одной из мод на четверть длины волны
_|_I_I_I_I_ _I_I_I_I_
45 50 55 60 65 70 45 50 55 60 65 Лучевая скорость, км/с
Рис. 2. Продолжение
дает две ортогональные круговые моды (ЬС, НС). При этом фактически наблюдаются одновременно три параметра Стокса -1, V и Q (при соответствующем выборе системы координат). При повороте облучателей линейной поляризации на 45° измеряется параметр Стокса и.
Комбинируя моды поляризации, можно получить все четыре параметра Стокса мазерного излучения ОН. Параметры Стокса определяются через плотности потока Е разных поляризаций в каждом
частотном канале спектроанализатора следующим образом [16]:
I = Е (0°) + Е (90°) = Е (НС) + Е (ЬС), Q = Е(0°) - Е(90°), и = Е(45°) - Е(-45°), V = Е(НС) - Е(ЬС).
х «
cd W О н о с л н о о X н о ч
с
45 50 55 60 65 70 45 50 55 60 65 70 Лучевая скорость, км/с
Рис. 2. Продолжение
Степень линейной поляризации определяется как
mL =
VQ2 + и2
позиционный угол линейной поляризации
180о , / и
X =-агс^ —
п
и степень круговой поляризации -
V
тс = у.
Обработка наблюдений проводилась при помощи пакета программ GILDAS Института миллиметровой радиоастрономии (Гренобль, Франция), доступного по адресу в интернете http://www.i-ram.fr/lRAMFR/GILDAS/.
При обработке учитывались эффекты "паразитной" поляризации, вызванные проникновением сигнала из одного канала линейной поляризации в другой. Методика учета подробно изложена в [17].
На рис. 2 представлен каталог спектров H2O для периода с ноября 1979 г. по март 2011 г. С марта 2006 г. по декабрь 2007 г. наблюдения не
45 50 55 60 65 70 50 55 60 65 70 Лучевая скорость, км/с
Рис. 2. Продолжение
проводились по техническим причинам. Двусторонней стрелкой указана цена деления в янских.
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.