Тема РАДИОИНТЕРФЕРОМЕТР. Исследования динамики звездообразования в газопылевом комплексе Ориона

Гос. регистрация ? 0120.0 602991

Научный руководитель д.ф.-м.н. Матвеенко Л.И.

 

Ранний этап формирования протозвезды

 

Проведен многолетний цикл исследований структуры активной области в плотном молекулярном облаке Туманности Ориона. Активные процессы формирования протозвезды сопровождались мощным мазерным излучением в линиях водяного пара (λ=1.35 см). Ширина линии не превышала 0.4 км/с (35 кГц). Излучение достигало F £ 8 МЯн и было линейно поляризовано (Р ≈ 70%). Наблюдалось экстраординарное вращение плоскости поляризации c¢ ≈ 25^о/км/с, рис.1 (А). Наблюдения проводились методом сверхдальней радиоинтерферометрии в рамках широкого международного сотрудничества на глобальной сети и системе VLBA. Достигнуто предельное угловое разрешение ~10 мксек дуги или 0.005 а.е.

 

 

Рис.1 : Профиль линии мазерного излучения в Орионе КЛ - (А). S-образная структура - диск с концентрическими кольцами, наблюдаемый с ребра - (Б). (Внизу слева - цепочка компонент, диаметр кружков Æ = lgT_b, T_b - яркостная температура. Справа - зависимость скорости от относительного положения компонент). Тор и биполярный поток -(В).

 

Обнаружена высокоорганизованная структура - цепочка компактных компонент и биполярный поток, рис.1 (Б). Компоненты распределены вдоль S-образной структуры и соответствуют тангенциальным направлениям концентрических колец, наблюдаемых с ребра. Размеры компонент не превышают 100 мксек (0.05 а.е.). Размер диска, разделенного на кольца, равен ~30 а.е., вращение твердотельное, период вращения Т '170 дней.

 

(А)

(Б)

 

Рис.2 Высококоллимированный биполярный поток - слева (кружок в правом нижнем углу соответствует угловому разрешению 50 мксек дуги). Справа - область эжектора, отрезки прямых соответствуют поляризованному излучению (разрешение 10 мксек).

 

В центральной части выделяется тороидальная структура и биполярный поток, рис. 1 (В) и рис.2 (А). Высоко коллимированные потоки наблюдаются на расстояниях до 10 а.е. Сопла разнесены на 8 мксек (0.005 а.е.), рис.2 (Б). Скорость эжекции вещества достигает 10 км/с. Реактивное воздействие эжектируемого вещества вызывает прецессию (Т ' 10 лет), угловая скорость которой W~t². В результате чего формируется спиралевидная структура потоков с переменным шагом. Ориентации фрагментов потоков на выходе сопел отличаются на 45^о, а их продольные составляющие скоростей смещены на 0.12 км/с, что и определяет наблюдаемое экстраординарное вращение плоскости поляризации суммарного излучения. Окружающая оболочка (V_LSR= 7.65 км/с) усиливает мазерное излучение в полосе 0.4 км/с более чем на три порядка. Масса центрального тела, в предположении кеплеровского движения внешних частей диска, не превышает 0.01 М_?. Малая масса и вращение центральной части диска с постоянной скоростью предполагает вихревое движение, которое подобно антицентрифуге всасывает окружающее вещество и эжектирует его в виде биполярного потока с формированием массивного тела - протозвезды.

Публикации

1.     Л.И. Матвеенко, С.С. Сиваконь : [Поляризованное излучение эжектора в Орионе КЛ], Письма в Астрономический Журнал, т. 34, с. 908, (2008).

2.     L.I. Matveyenko, P.J. Diamond, D.A. Graham, K.M. Zaharin, V.A. Demichev & S.S. Sivakon :[Fine Structure of Star Formation Region in Orion KL], proceedings of VSOP-2 symposium, ASP Conference Series, (2008).

3.     V.A. Demichev, L.I. Matveyenko, D.A. Graham, Ph. J. Diamond :[Maser H₂O Outbursts and Bullets in Orion KL], proceedings of VSOP-2 symposium, ASP Conference Series, (2008).

e-mail: matveen@iki.rssi.ru

 

Исследование ядер квазаров в рекомбинационных линиях поглощения - связь с областью HII. Изучение кинематики джета квазара 1803+784.

 

Исследована сверхтонкая структура AGN объекта 1803+784 с предельным угловым разрешением на сантиметровых волнах. На этих волнах прозрачность экрана ионизованной среды, окружающей ядро достаточно высока, что позволило исследовать спиральную структуру джета прослеживается на всех частотах, рис. 1. Шаг спирали уменьшается с приближением к эжектору. Это свидетельствует о реактивном воздействии эжектируемого потока на ось вращения системы. Угловая скорость прецессии растет пропорционально квадрату времени ~ t² и определяется скоростью и массой эжектируемого вещества. Совместно с Бостонским университетом продолжены исследования сверхтонкой структуры области эжектора объекта на волне 7 мм, получены карты со сверхвысоким угловым разрешением.

 

 

 

Рис.1. Структура объекта с активным ядром 1803+784 на разных длинах волн. Слева: волна 2 см и справа волны 0.7, 6 и 18 см, разрешение равно 0.2 мсек.

 

Исследования динамики сверхтонкой структуры области супермазерного излучения в Орионе КЛ, включая период молчания 1995,1997,2003.

Продолжены исследования структуры активной области звездообразования в Орионе КЛ в эпохи молчания 1995, 2003. Уровень Н₂О мазерного излучения не превышал нескольких кЯн. Получены предварительные карты с угловым разрешением равным 0.15 мсек. Выделены биполярный поток (рис. 2) и пули - фрагменты, удаленные на расстояния до 80 мсек дуги (40 а.е.), ориентация структуры равна 45^о. Пиковое значение яркости в области эжектора биполярного потока Т_в = 1.5х10¹⁴ К в то время как яркости пуль Т_в ≈ 5х10¹⁴ К. Биполярные потоки наблюдаются на расстояниях до 5 мсек (2.5 а.е.), их сечение не превышает 0.2 мсек (0.1 а.е.). Размеры пуль порядка 2х0.15 мсек. Удаленная пуля имеет комета подобную структуру голова-хвост. Результаты исследований активной области в эпохи молчания подготавливаются к печати.

 

 

Рис.2 Высококоллимированный биполярный поток в эпоху молчания 2003г.

 

Построение изображений Орион КЛ со сверхвысоким угловым и спектральным разрешением в поляризованном излучении в мазерных линиях.

 

Сверхтонкая структура области эжектора в период высокой активности 1998.9 г. была исследована в поляризованном излучении с предельным угловым разрешением, в том числе достигающим 10 мксек дуги, рис. 3. Высокое угловое разрешение позволило выделить в ярком центральном источнике эжектор с двумя соплами, разнесенными соосно на 0.004 а.е. рис.3. За несколько месяцев ориентация сопел изменилась на 45^о. Показано, что реактивное воздействие эжектируемого биполярного потока вызывает прецессию оси вращения, угловая скорость которой растет со временем. Это вызывает формирование структуры потоков в виде расходящихся спиралей с переменным шагом. Спирали имеют противоположные знаки. Фрагменты потоков на выходе сопел ориентированы под углом 22^о относительно оси вращения. Скорости потоков достигают 10 км/с. При этом их продольные составляющие отличаются на 0.12 км/с. Ширины профилей линий излучения равны 0.43 км/с и смещены друг относительно друга на + 0.06 км/с. Мазерное излучение на выходе сопел линейно поляризовано. Ориентации их плоскостей поляризации отличаются примерно на 44^о и определяются ориентацией эжектируемых потоков. Отсюда следует, что плоскости поляризаций излучения ориентированы параллельно или перпендикулярно скорости потоков. Таким образом, установлена причина экстраординарного вращения плоскости поляризации суммарного мазерного излучения, соответствующая 23^о/км/с. Видимые яркостные температуры потоков в мазерном излучении на выходе сопел превышают T_b > 10¹⁸ K, а их эффективные размеры соответствуют нескольким микросекундам дуги. Эти компактные образования определяют мега мазерный уровень излучения в активный период 1998-1999 гг. Наблюдаемая структура объекта предполагает ранний этап предшествующий формированию звезды - стадию космического вихря. Данный объект является основным кандидатом для исследований на радиоинтерферометре с космической базой - проект 'Радиоастрон'.

 

 

(А)

(Б)

 

Рис.3 Высококоллимированный биполярный поток - слева (кружок в правом нижнем углу соответствует угловому разрешению 50 мксек дуги). Справа - область эжектора (разрешение 10 мксек), разрешены два сопла, отрезки прямых соответствуют поляризованному излучению.

 

Разработка моделей структуры, инжекции и передачи кинетической энергии диска биполярному потоку.

 

В Орионе КЛ обнаружена высокоорганизованная структура, которая соответствует аккреционному диску, биполярному потоку, оболочке и компактным выбросам - пулям. Диск, разделенный на кольца, имеет твердотельное вращение, период вращения Т '170 лет, рис.4 (А). В центральной части выделяется тороидальная структура и биполярный поток. Отдельные фрагменты высоко коллимированного потока наблюдаются на расстояниях до 80 а.е. Скорость эжекции вещества достигает 10 км/с.

Реактивное воздействие эжектируемого вещества вызывает прецессию (Т ' 10 лет), угловая скорость которой W~t². В результате чего формируется спиралевидная структура потоков с переменным шагом. Ориентации фрагментов потоков на выходе сопел отличаются на 45^о, а их продольные составляющие скоростей смещены на 0.12 км/с, что и определяет наблюдаемое экстраординарное вращение плоскости поляризации суммарного излучения. Окружающая оболочка (V_LSR= 7.65 км/с) усиливает мазерное излучение в полосе 0.4 км/с более чем на три порядка. Масса центрального тела, в предположении кеплеровского движения внешних частей диска, не превышает 0.01 М_?. Малая масса и вращение центральной части диска с постоянной скоростью предполагает вихревое движение, которое подобно антицентрифуге всасывает окружающее вещество и эжектирует его в виде биполярного потока с последующим формированием массивного тела - протозвезды.

Аналогичная кинематика наблюдается в ряде активных галактик, что предполагает идентичность процессов их формирования. Это могут быть космические вихри, предшествующие формированию компактных массивных тел.

 

 

 

Рис.4 : Модель - диск разделенный на концентрические кольца, наблюдаемые с ребра, биполярный поток и оболочка - (А). Аналогичная структура наблюдается в земных условиях в виде вихря (Б) и высококоллимированного потока - торнадо (В).