Рентгеновский облик Loop I.

Взаимодействие супероболочки Loop I с Местным жарким пузырём.

Сущность.

Мягенькая рентгеновская тень была найдена на периферии супероболочки петли I в обзоре ROSAT All Sky Survey. Расстояние, размер, геометрия и спектральные данные указывают на то, что тень отброшена кольцевым объемом плотной нейтральной материи, которая образовалась при столкновении суперпузыря Loop I и Рентгеновский облик Loop I. Local Hot Bubble. Это 1-ое наблюдение области взаимодействия 2-ух сталкивающихся межзвездных пузырьков, и результаты согласуются с более ранешней теоретической работой по сталкивающимся сферическим ударным волнам.

Введение.

Петля I представляет собой огромную радиопетлю галактики с радиусом 58 ° ± 4 ° с центром в точке IJJ = 329 ° .0 ± 1 ° .5, bn = 17 ° .5 ± 3 ° .0 (Berkhuijsen et al., 1971). Самая колоритная часть Петли I Рентгеновский облик Loop I. на северо-востоке, грубо совмещенная с контуром lii = 30 °, получила заглавие Северного полярного шпура (North Polar Spur, NPS). Несколько наблюдений демонстрируют, что Loop I представляет собой взаимодействие ударной волны с межзвездной средой, благоприятствующей появлению остатка сверхновой (SNR): верно определенной циркулярности (прим: т.е. округлости), подсвеченной по краю радио профиля Рентгеновский облик Loop I., высочайшей степени поляризации и спектральному индексу радиоизлучения ~ 0.6 обычного для синхротронного излучения (Berkhuijsen 1971). По наблюдениям поляризации оптического звездного света было определено расстояние 100-120 пк до NPS (Bingham 1967). Потому центр оболочки был бы близок к центру ассоциации Скорпио-Центавра ОВ при расстоянии ~ 170 пк, что подразумевает звездный кластер в качестве места взрыва сверхновой Рентгеновский облик Loop I. (SN), связанной с NPS. Два наблюдения привели к спорным обсуждениям о происхождении петли: Найдена оболочка нейтрального газа Loop I, расширяющаяся со скоростью ~ 19 км / с (Sofue et al., 1974), что показывает на возраст в несколько 106 лет. С другой стороны, обнаружение мягенького рентгеновского излучения из внутренней части радиопетли (Bunner et al., 1972) подразумевает возраст на один Рентгеновский облик Loop I. порядок меньше. В любом случае начальная энергия SN, приобретенная по стандартным моделям эволюции SNR, будет ~ 1052 эрг, что существенно выше, чем канонические 1051 эрг. Эггер (Egger, 1993) и Эггер и Ашенбаху (1994) проявили, что петлю I можно поочередно моделировать как суперпузырь, создаваемый коллективными звездными ветрами и несколькими поочередными SN-событиями в ассоциации Рентгеновский облик Loop I. Sco-Cen. Мягенькие рентгеновские лучи появляются из-за замедления ударных волн от SN, сталкивающихся со внутренними стенами плотной супероболочки.

Галлактика встроена в локальный жаркий пузырь (LHB), полость, заполненную жаркой, разреженной плазмой ~ 106 К и плотностью ~ 5 · 10 -3 см -3. Это было изготовлено на базе наблюдений за мягеньким рентгеновским фоном и доказано измерениями поглощения Рентгеновский облик Loop I. УФ-лучей звезд в локальном районе (обзор см. Cox к Reynolds 1987 и ссылки в нем). Форма полости не определена. Недавнешние наблюдения рентгеновских теней от нейтральных туч (к примеру, Snowden et al., 1991) демонстрируют, что LHB может быть достаточно отлично ограниченной областью с радиусом 100 пк.

Потому что расстояние до Loop I близко Рентгеновский облик Loop I. к размеру LHB, может быть взаимодействие 2-ух. В данных ROSAT All Sky Survey мы отыскали значительные подтверждения фактического столкновения. Мы обсуждаем некие нюансы этого в процессах, происходящих в суперпузыре Loop I.

Наблюдения.

В процессе германской миссии рентгеновского спутника ROSAT был проведено исследование в мягеньком рентгеновском спектре Рентгеновский облик Loop I. (0,1-2,4 кэВ). Данные были очищены от фона, вызванного высоко энергичными частичками, солнечным рентгеновским излучением, рассеянным в верхних слоях атмосферы, и необъятными усилениями на заднем плане (Snowden et al., 1994a; Snowden et al., 1994b). На рисунке 1 показаны карты огромного масштаба петли I в 2-ух энергетических спектрах: 0,1-0,4 кэВ (а) и 0,5-2,0 кэВ (б).

Обсуждение Рентгеновский облик Loop I..

Во всей Галактике обнаружены бессчетные оболочки Hi, некие из которых имеют радиусы более 1 кпк, при этом в почти всех случаях скорости расширения ~ 20 км / сек (Heiles 1979). В неких случаях более большие из этих оболочек, именуемых супероболочками, были связаны с юными, жаркими звездными ассоциациями (Heiles 1984). McCray & Kafatos (1987) проявили, что большой вклад энергии от Рентгеновский облик Loop I. 10 до 100 · 1051 эрг, нужный для сотворения такового суперпузыря, может быть обеспечен звездными ветрами и SN-активностью в юный звездной ассоциации.

Детализированный анализ NPS и Loop I был выполнен Egger (1993) и Egger и Aschenbach (1994) в главном на базе ROSAT-анализа мягенького рентгеновского неба. Принимая во внимание данные наблюдений от расширяющейся Рентгеновский облик Loop I. оболочки Hi окружающей Loop I и эволюцию ассоциации Sco-Cen OB, было показано, что Loop I можно поочередно моделировать как суперпузырь радиуса Rs ~ 160 пс с центром около центра тяжести ассоциации Sco-Cen OB. Пузырь был сформирован звездными ветрами и SNe из ассоциации при средней скорости ввода энергии ~ 7 · 1037 эрг Рентгеновский облик Loop I./с. Уплотненная нейтральная оболочка образовалась при заключительном ударе пузырька, расширяющегося со скоростью Vs ~ 20 км/сек в окружающую среду с плотностью n0 ~ 0,6 см-3. Жгучая внутренняя часть пузырька имеет среднюю температуру 4,6 × 106 К и среднюю плотность частиц n = 2,5 · 10-3 см-3. Этот суперпузырь все еще находится в активном состоянии по сопоставлению с большинством других пузырьков Рентгеновский облик Loop I., из которых были обнаружены только остатки HI. Ударная волна самой последней из SNe в ассоциации Sco-Cen, примерно 2 · 105 годов назад, нагревала внутренние стены оболочки до температур 3-4 x 106 К, что привело к возникновению большой выпуклой рентгеновской особенности в NPS. А именно, локальный нрав этого объекта был доказан низким межзвездным поглощением, наблюдаемым Рентгеновский облик Loop I. в направлении NPS.

Происхождение LHB дискуссируется спорно (не так давно пересмотренный Харквистом 1994). Две главные модели предлагают: или остатки от одной SN в текущее время в радиационной стадии эволюции, или остатки супероболочки от звездной ассоциации, издавна исчезнувшей. Хотя форма этой полости не совершенно ясна, средний радиус составляет ~ 100 пк Рентгеновский облик Loop I..

В заключение мы имеем два межзвездных пузырька, Loop I и LHB, для которых расстояние от центра до центра существенно меньше, чем сумма средних радиусов. В этой геометрии очень возможно, что два пузырька уже перетерпели некое взаимодействие.

Взаимодействие 2-ух сферических ударных волн, связанных с расширяющимися пузырьками плазмы, обрабатывалось численно разными группами, к Рентгеновский облик Loop I. примеру Yoshioka & Ikeuchi (1990). Они демонстрируют, что, если хотя бы один из пузырьков уже достигнул радиационной стадии эволюции до столкновения, эти две внутренности не соединятся, ибо меж пузырьками появляется уплотненная стена. В таком не сливающемся случае в кольцевой зоне взаимодействия появляется кольцо плотной нейтральной материи. Плотность прохладного кольца Рентгеновский облик Loop I. в 20-30 раз выше, чем у среды (см. Набросок 2). Хотя характеристики симуляций Yoshioka & Ikeuchi не таковы, чтоб прикрыть существующую делему, их результаты назидательны. Очень плотное кольцо взаимодействия - итог, который поочередно встречается в численных исследовательских работах и других групп (к примеру, Rozyczka Het al., 1984).

Рис. 2. Взаимодействие 2-ух жарких межзвездных пузырьков (контуры изо-плотности Рентгеновский облик Loop I.): а) более старенькый пузырь (низ) уже образовал плотную оболочку в момент столкновения; б) оба пузырька имеют плотные оболочки. В зоне взаимодействия образовались стенка и уплотненная кольцевая зона (от Yoshioka к Ikeuchi 1990).

Особенность HI.

Если меж супероболочкой петли I и LHB сформировано кольцо взаимодействия, оно должно быть видимо Рентгеновский облик Loop I. на картах галактического рассредотачивания Hi. На рисунке 3 показана карта Hi, соответственная рис. 1 (данные Дики к Lockman 1990). Чтоб корректировать вклад от галактического диска, плотности столбцов в каждом направлении были умножены на sin| bii | для этого представления. Таким макаром, полное галактическое рассредотачивание газа аппроксимируется нескончаемым плоскопараллельным слоем, а локальные структуры появляются как Рентгеновский облик Loop I. отличия от этого рассредотачивания. Уплотненная нейтральная оболочка отлично видна в виде 2-ух дуг, окружающих верхнюю половину радиопетли I (сплошная белоснежная линия на рисунке 3). Эта оболочка идентифицируется с супероболочкой Sco-Cen. Если следовать пунктирным линиям на рисунке 3, мы увидим дорожку (полосу) HI примерно эллиптической формы в границах видимой границы оболочки Loop Рентгеновский облик Loop I. I HI. Хотя она, по-видимому, деформирована и прервана, эта кольцевая структура, вероятнее всего, связана с газом, сжатым в зоне взаимодействия меж петлёй I и LHB.

Неплохой пробой для трехмерного рассредотачивания нейтрального газа в нашем районе являются исследования полосы поглощения звезд на узнаваемых расстояниях. Такие измерения были выполнены, к Рентгеновский облик Loop I. примеру Коперником, IUE и EUVE (составлено Fruscione и др. 1994). На рисунке 4 мы выстроили плотности столбцов Hi (NH) всех звезд из этой компиляции, которые лежат в направлении взаимодействующего кольца, вопреки их расстояниям. Мы находим, что NH перескакивает от ≤ 1020 см-2 до ≥ 7 x 1020 см-2 поблизости расстояния около 70 пс (см. Рис. 4). Это очень Рентгеновский облик Loop I. убедительное подтверждение того, что наблюдаемое кольцо Hi находится меж LHB и Loop I.

Рис. 3. Карта значений NH, умноженная на sin| bii | (С цветовой шифровкой). Скорпион Sco-Cen содержит радиопетлю I (сплошной круг). Пунктирные полосы отмечают кольцевую особенность HI в области взаимодействия Loop I и Local Hot Bubble Рентгеновский облик Loop I..

Рис. 4. Плотности столбцов HI в направлении звезд в направлении кольца взаимодействия. NH подымается до ~ 7 x 1020 см-2 поблизости расстояния около 70 пк.

Кажущаяся ширина кольца взаимодействия составляет около 12°. Предполагая, что кольцо имеет примерно тороидальную форму, луч зрения через кольцо имеет приблизительно такую же длину. При плотности столбца 7 · 1020 см-2 плотность частиц в кольце составляет Рентгеновский облик Loop I. n ~ 15 см-3, что в 25 раз превосходит плотность среды (n0 ~ 0,6 см-3). Это отлично согласуется с пророчеством для коэффициента сжатия (20-30) из модельных расчетов Йошиока к Икеучи. Потому мы заключаем, что кольцо Hi, обнаруженное в направлении Loop I, должно быть идентифицировано с зоной взаимодействия меж Loop I и LHB. Вся картина дальше Рентгеновский облик Loop I. подтверждается плодами оптического и УФ-спектрального анализа звезд поблизости центра Loop I (Centurion & Vladilo 1991). Там были найдены подтверждения наличия нейтральной газовой стены NH ~ 1020 см-2 на расстоянии 40+/-25 пк. Некорректная и отчасти прерывающаяся форма кольца, возможно, связана с отклонениями от сферичности LHB, оболочки Loop I либо тем и другим. Эллиптичность Рентгеновский облик Loop I. кольца и смещение его центра от кажущегося центра петли I могут указывать на то, что Солнце несколько смещено от центра LHB. Вероятное пространственное размещение набросано как разрез, перпендикулярный к плоскости Галактики на рисунке 5.

Рис. 5. Схематический вертикальный разрез (обычный к плоскости Галактики) через область взаимодействия Loop I и Рентгеновский облик Loop I. LHB.

Рентгеновский вид Loop I.

Сравнивая контуры кольца взаимодействия HI (штриховые полосы на рисунке 3) с рентгеновскими картами ROSAT (зеленоватые полосы на рисунке 1), мы обнаруживаем четкую антикорреляцию меж яркостью рентгеновского излучения и NH. Наличие теней в низкоэнергетическом спектре (рис. 1, а) просто разъясняется тем, что нейтральный газ с плотностью столбца 7 × 1020 см-2 непрозрачен Рентгеновский облик Loop I. для излучения в полосе 1/4 кэВ. Таким макаром, хоть какое излучение из-за кольца будет стопроцентно поглощено. Но поглощение не может быть единственной предпосылкой отсутствия рентгеновского излучения высочайшей энергии в области кольца HI, так как рентгеновская «оптическая» глубина при этих энергиях намного меньше единицы. Должно быть настоящее отсутствие рентгеновского излучения Рентгеновский облик Loop I. в области кольца взаимодействия.

Вид Loop I в рентгеновских лучах достаточно циркулярный (радиальный), но далек от полной оболочки. Заместо этого он имеет несколько прерываний и западная часть (галактики), кажется, отсутствует стопроцентно, что может быть связано с нецентральным взрывом самого последнего SN в суперпузыре Sco-Cen. Такая асимметрия не является маловероятной Рентгеновский облик Loop I., потому что ассоциация уже довольно развита, и многие из звезд уже отошли относительно далековато от места их рождения (Bertiau 1958). При всем этом условии ударный фронт SN поразил те части супероболочки, которые поближе к центру взрыва, ранее, чем далекой части. Более того, петля I в виде супероблочки, вероятнее всего Рентгеновский облик Loop I., будет деформирована, т. е. согнута вовнутрь при столкновении с LHB. Таким макаром, ударный фронт, может быть, в первый раз попал в плотный нейтральный газ зоны взаимодействия. Из-за замедления в этих плотных областях удар, возможно, стремительно остыл до температур ниже 105 К, так что рентгеновское излучение не выходит из направления взаимодействующего кольца Рентгеновский облик Loop I..

Выводы.

Мы представили наблюдательные свидетельства непрерывного взаимодействия меж сферическими ударными волнами, связанными с 2-мя жаркими межзвездными пузырьками: локальным жарким пузырем и суперпузырем Петли I. Наблюдения отменно и количественно согласуются с теоретическими пророчествами гидродинамического моделирования столкновений меж расширяющимися сферическими ударными волнами по Yoshioka & Ikeuchi (1990). А именно, плотное кольцо Рентгеновский облик Loop I. нейтральной материи, предсказанное для образования в области взаимодействия, было найдено по его HI эмиссии, его поглощению мягенького рентгеновского излучения и Ультрафиолетового излучения звезд, также отсутствием рентгеновского излучения из соответственной области SNR NPS. Мы ожидаем найти дополнительные взаимодействующие пузырьки при анализе данных осследования ROSAT на всю его глубину.


resemantizaciya-sobstvennih-imen-v-argo-doklad.html
reshaem-tipichnie-dlya-multipleera-problemi.html
reshaemih-v-turistskom-ofise.html