|
Статистические характеристики структуры межзвездного газа, полученные по
данным наблюдений, можно использовать для проверки теоретических моделей
основных физических процессов, определяющих его существование. В нашем случае
исследование структуры галактического газа преследовало еще и прикладную цель
- получить данные для учета влияния флуктуаций его излучения в непрерывном
спектре на результаты измерения уровня флуктуаций реликтового излучения в
известном обзоре РАТАН-600 "Холод".
Именно поэтому для исследования структуры излучения межзвездного
нейтрального водорода на волне 21 см была выбрана часть полоски обзора
"Холод" на склонении +5 град. в диапазоне прямых восхождений от
10 град. до 16 град. (галактические широты от +45 град. до +67 град.).
Антенна радиотелескопа РАТАН-600 имеет на волне 21 см на склонении +5 град.
полуширину диаграммы направленности 2.4'x 20' и эффективную
площадь 1100 м2. В этих наблюдениях применялся 39-канальный фильтровой
спектроанализатор с шириной канала 30 кГц (6.3 км/с) и с полосой обзора 1.2 МГц.
Наблюдения проводились в июле 1995 г. и в апреле 1996 г.
В последнем цикле было получено две группы по 7 записей со сдвигом настройки
спектроанализатора на половину расстояния между спектральными каналами, так
что окончательно сечение содержит 78 спектральных каналов, следующих через
3.15 км/с.
Средний квадрат шумовых флуктуаций на записях составляет 0.11 К.
Спектр пространственных частот излучения межзвездного газа вычислялся в каждом
спектральном канале с помощью стандартной программы БПФ по 64 точкам.
Следовательно, при периоде дискретизации 3s первая гармоника
спектра соответствовала периоду по прямому восхождению 192s (48'),
а последняя, 32-я гармоника - 6s (1.5').
Для увеличения точности вычисления спектров производилось осреднение
пространственных характеристик излучения межзвездного газа на протяжении
1h по прямому восхождению. Таким образом, на всем сечении протяженностью
протяженностью 6h можно получить 11 значимых спектров, вычисленных
через 0.5h.
Пример пространственного спектра модулей амплитуд изображен на рис. 1.
По вертикальной оси одно деление соответствует амплитуде синусоиды 0.02 К.
Наклонная ось дает номер канала радиоспектрометра, соответствующий лучевой
скорости наблюдаемого излучения. Ноль шкалы лучевых скоростей расположен в
40-м спектральном канале.
Рис.1. Амплитудный спектр пространственных частот флуктуаций
излучения радиолинии НI на волне 21 см.
На рисунке видно, что на низких пространственных частотах и на лучевых
скоростях около нуля (30 - 50 каналы спектрометра) к обычному спектру
аппаратных шумов добавляется сигнал, реальность которого была проверена с
помощью стандартной процедуры разделения наблюдений на две группы и сравнения
спектров их полусуммы и полуразности.
Обследование спектров на всем сечении показало, что сигнала
на гармониках выше 8-й обнаружить не удается. Поэтому,
при расчете интегральных характеристик флуктуаций для увеличения точности были
отфильтрованы также и периоды меньше примерно 6 угловых минут.
По этим данным изучено поведение интегральных характеристик спектра
пространственных частот в диапазоне периодов от 48' до 6' и его
первых четырех гармоник. Оказалось, что зависимость от галактической широты
средних характеристик (среднее значение и дисперсия) далеко не соответствует
распределению газа в виде плоского слоя. Относительное значение среднего
квадрата флуктуаций изменяется от 0.02 до 0.04. Что же касается показателя
спектра амплитуд пространственных частот, то, во-первых, на большей части
сечения он равен 0.8+-0.3, а, во-вторых, на высоких широтах отмечено
значимое уменьшение показателя спектра практически до нуля, т.е. спектр
пространственных частот становится плоским.
Отметим также, что обычно при редукции данных наблюдений флуктуаций
реликтового излучения пространственный спектр (амплитуд) теплового
излучения Галактики, считается порядка 1.5. Наши измерения свидетельствуют,
что в рамках моделей межзвездного газа, приводящих к
корреляции ионизованной и нейтральной компонент, этот показатель,
следует уменьшить вдвое.
|