CC BY
29
УДК 524
РАССЕЯННЫЕ ЗВЕЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ В ОБЛАСТЯХ ЛОКАЛЬНОГО ПУЗЫРЯ И СВЕРХПУЗЫРЯ ЭРИДАНА
© 2010 г. М.Л. Гожа
Педагогический институт Южного федерального университета, пер. Днепровский, 116/2, г. Ростов н/Д, 344065, geogpu@rambler.ru
Pedagogical Institute of Southern Federal University, Dneprovskiy Lane, 116/2, Rostov-on-Don, 344065, geogpu@rambler.ru
Показано, что внутри областей Локального пузыря и сверхпузыря Эридана наблюдается чрезвычайно низкая плотность рассеянных звездных скоплений, тогда как число скоплений в оболочках пузырей в несколько раз превышает ожидаемое их количество при равномерном распределении всех скоплений из окрестностей 600 пк от Солнца. При этом векторы скоростей скоплений, находящихся в оболочках, направлены от оболочек или по касательной к ним.
Ключевые слова: рассеянные звездные скопления, Локальный пузырь, сверхпузырь Эридана.
Extremely low density of the open stellar clusters in the areas of the Local Bubble and the Eridanus Superbubble is shown. At the same time the number of the open clusters in the shells of these bubbles exceeds several times the expected number with uniform distribution within the radius of600 pc around the Sun. Velocities of the open clusters are directed away from the shells or on a tangent to them.
Keywords: open stellar clusters, Local Bubble, Eridanus Superbubble.
В работе исследуется взаимное расположение рассеянных звездных скоплений и сверхпузырей, т.е. представителей звездной и диффузной материи в радиусе 600 пк от Солнца.
Межзвездная материя в объеме нескольких сотен парсек от Солнца содержит многочисленные области с недостатком нейтрального водорода, но заполненные горячим (до млн К) ионизированным газом, которые называются пузырями, сверхпузырями, полостями или дырами в распределении нейтрального водорода. Области ионизированного газа окружены оболочками и сверхоболочками из плотного холодного нейтрального газа. Причины появления таких оболо-чечных структур до сих пор точно не ясны. Предполагается, что они образованы динамическими эффектами взрывов сверхновых и/или звездных ветров от молодых и горячих звезд, а возможно вследствие других факторов. Изолированная массивная звезда может выдуть пузырь, а группа массивных звезд образует сверхпузырь. Разлетающиеся в межзвездную среду потоки газа сгребают межзвездный газ, образуя плотную оболочку пузыря.
Рассеянные скопления распределены в пространстве неоднородно. Выделяются области повышенной плотности скоплений и зоны, в которых скопления отсутствуют или их пространственная плотность крайне мала. Для изучения положений и кинематики рассеянных звездных скоплений используем каталоги Н.В. Харченко и других [1, 2], которые в исследуемой области содержат данные для 148 скоплений.
В работе рассматриваются особенности взаимного расположения рассеянных скоплений и некоторых сверхпузырей в окрестности Солнца. Совместное изучение рассеянных звездных скоплений и сверхпузырей может быть перспективно для обсуждения вопросов эволюции этих типов космических объектов, определения их возраста, расстояний и решения других проблем.
Рассеянные скопления и Локальный пузырь
Исследования местной межзвездной среды, проведенные в последние годы, показали, что Солнце находится внутри области неправильной формы с чрезвычайно низкой плотностью газа, называемой Локальным пузырем, или Локальной полостью. Р. Лаллемен и другие [3] построили трехмерную карту диффузной материи в окрестности Солнца. Границы Локального пузыря определены на расстоянии примерно 100 - 150 пк от Солнца. Считается, что он заполнен горячим (млн К) газом, а также частично ионизированными небольшими облаками с температурой порядка 10 тыс. К [4]. Согласно оценкам многих авторов (например, [5]), возраст пузыря - 14,5 млн лет. Часть Локального пузыря с очень горячим газом называется Локальным горячим пузырем.
Рис. 1а, б показывает границы Локального пузыря, по данным Р. Лаллемен и других [3], в проекции на галактическую плоскость и плоскость вращения соответственно. Сплошными линиями изображена оболочка из нейтрального водорода, окружающая Локальный пузырь. Положения рассеянных скоплений, связанных с Локальной полостью, показаны кружками. Заметна концентрация скоплений в нейтральной оболочке пузыря или вблизи нее. Скопление Melotte 111 (Coma Ber), видимое в проекции в центре пузыря вблизи Солнца, на самом деле расположено на границе Локального горячего пузыря по С. Сноудену и др. [6]. Известно также, что внутри Локального пузыря находятся только ядра распавшихся скоплений Гиады и Большой Медведицы (в каталогах Н.В. Харченко и других [1, 2] они отсутствуют).
Все внешние скопления (квадраты на рис. 1а) находятся далеко за пределами Локального пузыря. Ближайшее из них скорее всего принадлежит радиопетле I - области, аналогичной Локальному пузырю, причем эти пузыри пересекаются (например, [3]).
Рис. 1. Границы Локального пузыря по линиям поглощения № I [3]: а - в проекции на галактическую плоскость; б - в проекции на плоскость вращения. Разные контуры соответствуют разным эквивалентным ширинам № I. Стрелки - проекции скоростей скоплений (ЛСП)
По крайней мере 14 рассеянных скоплений вытянуты вдоль границ холодного или горячего газа Локального пузыря, между тем скопления практически отсутствуют внутри полости. Средний избыток цвета в этой области E(B - V) ~ 0,1" [7]. Видно, что скопления, связанные с Локальным пузырем, или удаляются от оболочки, или движутся вдоль нее.
Таблица 1 содержит данные для рассеянных скоплений, связанных с Локальным пузырем. Столбцы со второго по седьмой дают положения и скорости скоплений. Ось х направлена к центру Галактики, ось у - в сторону галактического вращения, ось г - к северному полюсу Галактики. и, V, V - три компоненты пространственной скорости относительно локального стандарта покоя (ЛСП) скоплений в направлениях х-, у-, г-осей. Две последние колонки дают расстояние и возраст каждого скопления. Данные взяты из [1, 2].
Хотя Локальный пузырь считается самым ста-
рым из пузырей окрестности Солнца, находящиеся в его оболочке скопления (кроме Mamajek 1), как видно из данных табл. 1, в несколько раз старше пузыря.
Рассеянные скопления и сверхпузырь Эридана
Трехмерная карта межзвездной среды окрестности Солнца в пределах 250 пк показывает несколько узких межзвездных туннелей, которые соединяют Местный пузырь с соседними полостями [3]. Сверхпузырь Эридана - одна из таких близких полостей, расположенных в южном галактическом полушарии. Размер сверхпузыря ~ 300 пк, его границы в галактических координатах ! = 185° - 210° , Ь = -16° - -50° [8]. Динамический возраст сверхпузыря Эридана оценивается ~ 5 млн лет [9].
Рассмотрим положения рассеянных скоплений относительно сверхпузыря Эридана. На рис. 2а показана область пространства, в которой расположен сверхпузырь Эридана [10]. На рисунке открытыми кружками изображены рассеянные скопления, связанные с этим пузырем. Отчетливо видна концентрация 11 скоплений к краю пузыря, ближайшему к галактической плоскости. Внутри сверхпузыря скоплений не оказалось.
Ближайшая к плоскости Галактики граница сверхпузыря Эридана находится на расстоянии ~ 100 пк от этой плоскости, тогда как внешние скопления, отмеченные на рис. 2а заполненными квадратами, лежат намного ближе к галактической плоскости.
Положения рассеянных скоплений на схематичном рисунке сечения сверхпузыря Эридана вертикальной плоскостью вдоль I = 200° [8] (рис. 2б) подтверждают локализацию скоплений в оболочке нейтрального водорода.
Все эти скопления принадлежат единственной компактной группе, вытянутой вдоль северной границы оболочки. Расстояние до дальней границы пузыря точно не определено, а такая локализация скоплений могла бы служить независимой оценкой расстояния до дальнего края сверхпузыря dmax ~ 0,5 кпк от Солнца.
Видимое поглощение в направлении сверхпузыря Эридана Av=0,2 - 1,4"" [7]. Направления скоростей рассеянных скоплений на панели (б) показывают, что все скопления, связанные со сверхпузырем Эридана, удаляются от пузыря. Сверхпузырь Эридана - часть комплекса в Орионе-Эридане. Интересно, что исследуемая группа скоплений граничит с молекулярным облаком Ориона.
Таблица 1
Параметры рассеянных скоплений, связанных с Локальным пузырем
Скопление x, пк У, пк z, пк u, км/с v, км/с w, км/с d, пк log t, год
Blanco 1 49,7 12,5 -264,1 -12,6 6,5 -0,9 269 8,32
Platais 2 -107,1 135,9 -102,2 2,2 3,6 0,3 201 8,54
Platais 3 -144,5 126,8 55,1 -8,1 8,6 -0,3 200 8,70
Melotte 20 -158,7 102,3 -20,9 -2,7 -11,3 -0,1 190 7,55
Melotte 22 -116,0 27,6 -51,8 3,9 -11,6 -6,2 130 8,08
NGC 2632 -141,9 -68,9 100,4 -31,7 -4,9 -3,1 187 8,90
Melotte 111 -7,4 -6,8 86,4 8,1 9,7 5,6 87 8,78
Alessi 13 -33,2 -52,4 -90,9 -4,0 -8,2 1,7 110 8,72
NGC 2451A -56,0 -177,7 -25,2 -16,0 2,3 -6,0 188 7,76
Platais 9 -9,7 -199,5 11,0 -14,9 -2,0 -0,6 200 8,09
IC 2391 1,1 -174,7 -20,9 -17,5 -0,5 1,3 176 7,88
Platais 8 19,5 -147,3 -20,3 -2,8 -3,8 3,7 150 7,75
IC 2602 53,3 -150,2 -13,8 2,0 -8,0 7,0 160 7,83
Mamajek 1 37,3 -90,2 -38,8 -3,3 -3,5 -3,2 105 6,90
■■ г vi*
.1
ь = о
ь = -30
Локальный пузырь
T-1D 6 к
Ь i30*
^^ молекулярное облако £> пузырь
оболочкаН I
-1—/>гоо*
1 = 210 1=180
Рис. 2. Область сверхпузыря Эридана: а - в галактических координатах (в рентгеновских лучах с энергией 0,75 кэВ) [10]; б - схематичное вертикальное сечение вдоль l = 200° [8]. Стрелки - проекции скоростей скоплений (ЛСП)
Данные для рассеянных скоплений, связанных со сверхпузырем Эридана, представлены в табл. 2.
Возраст 2/3 скоплений в пределах ошибок совпадает с возрастом сверхпузыря Эридана, хотя он в несколько раз меньше, чем возраст Локального пузыря, в оболочке которого рассеянные скопления в основном старше самого пузыря.
Выводы
Факт отсутствия рассеянных скоплений внутри обо-лочечных структур отмечался в ряде работ. В 1990 г. Р.Б. Шацова и Г.Б. Анисимова [11] обратили внимание на то, что в зоне избегания скоплений расположены галактические радиопетли I - IV. Р.Б. Шацова и М.Л. Гожа [12] подтвердили этот результат по большему числу скоплений из каталогов [1, 2].
Аналогичные выводы получены для ряда других галактик. К. Роуд и другие [13], изучая неправильную галактику Holmberg II, показали, что скопления не найдены внутри большинства исследованных дыр в распределении нейтрального водорода. Ю.Н. Ефремов [14] считает, что отсутствие скоплений внутри оболо-чечных структур характерно для многих галактик.
В настоящей статье рассматривается связь рассеянных скоплений с двумя близкими пузырями: Локальным пузырем и соединенным с ним сверхпузырем Эридана. Аналогичное исследование для других пузырей окрестности Солнца будет представлено в следующих работах.
В процессе исследования выявлены следующие факты:
1. Отсутствие рассеянных скоплений внутри сверхпузыря Эридана и дефицит скоплений внутри Локального пузыря.
2. Концентрация скоплений вдоль границ рассматриваемых оболочечных структур. Скопления, связанные со сверхпузырем Эридана, расположены вдоль небольшого участка границы, в то время как скопления Локального пузыря вытянуты вдоль всей оболочки. При этом часть скоплений Локального пузыря создает довольно компактную группу. Компактные группы на границах обоих пузырей вполне могут получиться в результате группового рождения скоплений.
Такое пространственное расположение скоплений скорее всего не случайно. Используемые нами каталоги содержат 148 скоплений в радиусе 600 пк. Скопления занимают пространство цилиндра с выделенным радиусом и высотой около 300 пк. При равномерном распределении в области пузыря радиусом от 100 до 150 пк оказались бы от 2 до 6 скоплений. Фактически же в зоне каждого исследуемого пузыря, точнее только в нейтральный оболочке, локализованы 11 (сверхпузырь Эридана) и 14 скоплений (Локальный пузырь).
3. Отсутствие скоплений, движение которых направлено к центру пузыря.
4. Поглощение в исследуемых областях, не превышающее 1,4га, не может быть причиной наблюдаемого распределения рассеянных скоплений. Нельзя заподозрить и селекцию наблюдений.
5. Возраст скоплений Локального пузыря (кроме Mamajek 1) больше времени существования пузыря, при этом разброс возрастов скоплений значителен. Возрасты большинства скоплений сверхпузыря Эри-дана сравнимы с возрастом самого сверхпузыря.
В работе мы только констатируем факты, вытекающие из наблюдений. Причины установленного взаимного расположения исследуемых рассеянных скоплений и сверхпузырей пока неясны. Можно предположить, что обнаруженные факты связаны с происхождением и/или динамикой рассматриваемых объектов.
Автор благодарит проф. Р.Б. Шацову за помощь в работе и полезные советы.
Таблица 2
Параметры рассеянных скоплений, связанных со сверхпузырем Эридана
Скопление x, пк y, пк z, пк u, км/с v, км/с w, км/с d, пк log t, год
ASCC 21 -450,9 -162,9 -141,8 -7,2 6,8 2,1 500 7,11
ASCC 16 -407,7 -156,3 -144,8 9,6 13,6 8,3 460 6,93
ASCC 20 -398,8 -158,4 -135,5 -5,9 9,8 2,4 450 7,35
ASCC 18 -439,4 -178,3 -158,5 -1,7 9,1 4,9 500 7,12
ASCC 19 -299,3 -138,9 -116,6 -5,8 6,1 1,3 350 7,64
Collinder 70 -338,2 -157,9 -116,6 -6,1 5,9 1,6 391 6,71
Sigma Ori -339,9 -171,8 -119,0 -14,9 -1,3 3,9 399 6,82
NGC 1981 -333,8 -178,0 -130,0 -14,4 3,2 0,9 400 7,50
NGC 1977 -415,3 -225,4 -163,6 -8,5 -2,6 2,0 500 7,08
NGC 1976 -329,2 -182,5 -132,4 -13,0 -1,2 0,3 399 7,71
NGC 1980 -450,9 -255,3 -184,4 -10,1 1,5 0,3 550 6,67
Литература
1. Astrophysical parameters of Galactic open clusters / N.V. Kharchenko [et al..] // A&A. 2005. Vol. 438. P. 1163-1173.
2. 109 new Galactic open clusters / N.V. Kharchenko [et al.] // A&A. 2005. Vol. 440. P. 403-408.
3. 3D mapping of the dense interstellar gas around the Local Bubble / R. Lallement [et al.] // A&A. 2003. Vol. 411. P. 447-464.
4. Welsh B.Y., Shelton R.L. The trouble with the Local Bubble // Ap&SS. 2009. Vol. 323. P. 1-16.
5. What physical processes drive the interstellar medium in the Local Bubble? / D. Breitschwerdt [et al.] // Space Science Reviews. 2009. Vol. 143. P. 263-276.
6. Progress on establishing the spatial distribution of material responsible for the 1/4 keV soft X-Ray diffuse background local and halo components / S. Snowden [et al.] // ApJ. 1998. Vol. 493. P. 715-729.
7. Frisch P.C. The Local Bubble and interstellar material near the Sun // Space Science Reviews. 2007. Vol. 130. P. 355-365.
Поступила в редакцию
8. A multiwavelength study of the Eridanus soft X-ray enhancement / D.N. Burrows [et al.] // ApJ. 1993. Vol. 406. P. 97-111.
9. Brown A.G.A., Hartmann D., Burton W.B. The Orion OB1 association. II. The Orion-Eridanus Bubble // A&A. 1995. Vol. 300. P. 903-922.
10. Heiles C., Haffner L.M., Reynolds R.J. The Eridanus Su-perbubble in its multiwavelenght glory // New Perspectives on the Interstellar Medium: Astronomical Society of the Pacific. ASP Conference Series. San Francisco, 1999. Vol. 168. P. 211-222.
11. Шацова Р.Б., Анисимова Г.Б. Оболочечные структуры в комплексе молекулярных облаков и звездных скоплений // Вопросы небесной механики и звездной динамики: материалы Всесоюз. совещ. Алма-Ата, 1990. С. 160-168.
12. Shatsova R.B., Gozha M.L. Radio loops in zone of avoiding of open clusters // Odessa Astronomical Publications. 2008. Vol. 21. P. 108-110.
13. A test of the standard hypothesis for the origin of the H I holes in Holmberg II / K. Rhode [et al.] // APJ. 1999. Vol. 118. P. 323-336.
14. Ефремов Ю.Н. Очаги звездообразования во Вселенной // Вестн. РАН. 2000. Т. 70, № 4. С. 314-323.
9 июня 2010 г.
