"Физика звезд"
жүктеу/скачать 7.6 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Мазерные источники в областях звездообразования
Протозвездные объектыПри продуманном выборе молекул и переходов в исследованиях дозвездных ядер уникальные результаты можно будет получить и при использовании «Миллиметрона» в режиме одиночного телескопа. Однако исследование более поздних стадий звездообразования потребует существенно более высокого углового разрешения, достигаемого при работе в режиме интерферометра. Разрешение интерферометра «Миллиметрон»-ALMA позволит исследовать внутреннюю структуру протозвездных объектов на расстояниях до нескольких килопарсеков. Возможно будет, например, из наблюдений непосредственно оценить масштаб области, в которой генерируется биполярное истечение: ветром молодой звезды в ее непосредственных окрестностях или более масштабным ветром, охватывающим протозвездный диск и вносящим вклад в отвод углового момента. Появится также возможность исследовать связь между истечениями и продолжающейся аккрецией вещества на протозвезду на масштабах менее 1 а.е. Детальное исследование кинематики и молекулярного состава окрестностей молодых массивных звезд необходимо для ответа на вопрос о доминирующем механизме их образования. Наблюдения на «Миллиметроне» благодаря высокой чувствительности даже в режиме интерферометра позволят изучать структуру далеких областей образования массивных звезд, проводить сравнительный анализ массивных и маломассивных протозвездных объектов. Уже сейчас наблюдения молекулярных линий в областях образования массивных звезд, проведенные при помощи наземных телескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона, выявили сложную химическую структуру этих объектов (Пирогов и др. [12]), однако для количественной интерпретации этих наблюдений при помощи химико-динамических моделей необходимо существенно более высокое угловое разрешение. Весьма актуальными в настоящее время являются наблюдения непосредственных окрестностей протозвезд различных масс. В частности, не найден пока ответ на вопрос об эволюционной связи горячих ядер, гиперкомпактных областей ионизованного водорода и ультракомпактных областей ионизованного водорода, — являются ли они последовательными этапами эволюции области, окружающей молодую массивную звезду. Большой интерес вызывает эволюция различных фронтов в веществе вокруг массивных звездных объектов — ударных, ионизационных, диссоциационных (диссоциация молекулы H2), испарения —, однако из-за недостаточной чувствительности и углового разрешения современных инструментов без ответа пока остается даже вопрос о наличии или отсутствии пыли в окрестностях молодых звезд (в компактных областях ионизованного водорода). Детальные наблюдения молекулярного состава с высоким угловым разрешением необходимы для изучения деталей испарения ледяных мантий пылевых частиц вблизи протозвездных объектов. По современным представлениям химические реакции в этих мантиях приводят к образованию очень сложных молекул, включая простейшие органические. Наблюдения молекулярных спектров в таких областях позволят прояснить важнейший для понимания происхождения жизни вопрос о возможности зарождения и дальнейшего распространения органических молекул в космосе. В частности, необходимо выяснить, способны ли эти сложные молекулы десорбировать (улетучиваться) из ледяных мантий без одновременного разрушения и какова временная шкала их существования, до того как они будут разрушены коротковолновым излучением звезды. Мазерные источники в областях звездообразованияМолекулярное мазерное излучение — незаменимый индикатор физических условий и процессов, происходящих в областях звездообразования, обладающий большим потенциалом для разделения различных стадий эволюции молодых звездных объектов. Это обусловлено высокой чувствительностью параметров мазерного излучения к параметрам среды, в которой оно генерируется. Основные мазерные переходы, наблюдаемые в областях звездообразования, принадлежат молекулам воды (H2O), гидроксила (ОН) и метанола (CH3OH). Уже сейчас российские исследователи активно изучают физические условия в межзвездной среде с помощью мазерного излучения, в частности, метанола (см. работы групп Слыша в АКЦ ФИАН, Соболева, УрГУ, например, [13,14]).Угловые размеры мазерных источников (пятен) составляют доли угловых секунд (до тысячных долей и менее), поэтому для изучения структуры мазерных источников необходимы интерферометры. Высокое угловое резрешение «Миллиметрона» и возможность наблюдать в нескольких спектральных диапазонах позволит исследовать важнейшие вопросы в теории образования мазеров:
Наиболее подходящими с точки зрения интерферометрических наблюдений на «Миллиметроне» являются мазеры воды и метанола I класса (с частотами 84, 95 и 104 ГГц). В частности, они были обнаружены в молодом звездном объекте IRAS16547-4247 (Воронков и др. [15]). Еще одна задача, которую позволяют решить наблюдения мазеров, — определение расстояний. Измерение тригонометрических параллаксов источников мазерного излучения метанола и воды позволяет определять расстояния до областей звездообразования в Галактике, минуя все неопределенности, связанные с ограниченными возможностями кинематического способа (неопределенность «ближнее-дальнее» расстояние для объектов из внутренних областей Галактики, необходимость использования кривой вращения). Параллаксы мазерных источников позволяют определять расстояния до объектов, удаленных на несколько килопарсеков от Солнца, что пока еще недостижимо для оптических и инфракрасных инструментов. Значения расстояний позволяют определить местоположение областей звездообразования в Галактике и их концентрацию к спиральным рукавам, следовательно, ответить на вопрос о роли спиральной структуры в процессе звездообразования. Например, расстояние до комплекса массивного звездообразования W3, находящегося в спиральном рукаве Персея, было измерено по параллаксам мазерных источников метанола и составляет 2 кпк [16,17]. Определение расстояний до областей звездообразования в далеких внешних областях Галактики (галактоцентрические расстояния до 15 кпк) даст возможность строить точную кривую вращения Галактики. Первые шаги в этом исследовании уже сделаны для объекта, находящегося на расстоянии 5 кпк от Солнца (Homma et al. [18]). Наличие чувствительного космического интерферометра субмиллиметрового диапазона существенно расширит возможности решения этой фундаментальной астрономической задачи. 
Рис. 3. Зависимость числа метанольных мазеров II класса от галактоцентрического расстояния. Также наблюдения мазеров позволят выяснить, как меняется их количество в зависимости от галактоцентрического расстояния. На рис. 3 показано распределение по Галактике метанольных мазеров II класса по данным Соболева и др. [19]. Наблюдения на «Миллиметроне» позволят исследовать Галактическое распределение мазеров других типов, в частности, выяснить, зависит ли их количество не только от наличия молекулярного газа, но и от его металличности (в связи с наличием в Галактике градиента химического состава). Важно отметить, что для всех этих исследований необходима возможность проведения спектральных наблюдений с интерферометром.
жүктеу/скачать 7.6 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|