1
Toruń, 22.III.2013
Małgorzata Woźniak
234372
Pracownia specjalistyczna II
Raport 1: Emisja w po
średniej podczerwieni, a występowanie
maserów metanolu.
I.
Cel zadania: Nabycie podstawowych umiejętności analizy map emisji podczerwonej za
pomocą pakietu AIPS oraz identyfikacja obiektów o rozciągłej emisji w paśmie 4.5µm.
II.
Wst
ęp teoretyczny:
1.
Mechanizmy promieniowania w zakresie podczerwieni (0.8
µm - 24µm): Generalnie
wyróżniamy dwa typy mechanizmów promieniowania. Są to mechanizmy termiczne
oraz nietermiczne. W przypadku zakresu w podczerwieni jest to głównie
promieniowanie termiczne jako emisja ciała doskonale czarnego. Ciałem doskonale
czarnym nazywamy obiekt charakteryzujący się współczynnikiem absorpcji równym
jeden. Oznacza to, że ciało całkowicie pochłania promieniowanie, które potem jest
emitowane w całym zakresie. Maksimum tego promieniowania zależy od temperatury.
Widmowy rozkład natężenia promieniowania ciała doskonale czarnego opisuje Prawo
Plancka B(υ)=
1
1
2
2
3
−
kT
h
e
c
h
υ
υ
.
Promieniowanie w zakresie podczerwieni (0.8µm-24µm)
odpowiada temperaturze 121K-3625K.
W takim zakresie fali możemy również zaobserwować mechanizm promieniowania
synchrotronowego, polegającego na promieniowaniu przez cząstki poruszające się po
zakrzywionych torach z prędkością bliską c.
Istnieją także lasery w podczerwieni jednak takie zjawisko nie występuje naturalnie, ale
jest produkowane sztucznie w laboratoriach.
2.
Wska
źniki obserwacyjne formowania gwiazd o masach > 8M
S
:
•
Obszary HII;
•
Linie maserowe metanolu;
•
Linie maserowe wody.
3.
Warunki powstawania emisji wymuszonej w obłokach molekularnych: Emisja
wymuszona jest to proces emisji fotonów przez materię w wyniku oddziaływania z
fotonem inicjującym. Aby zjawisko to zaszło, przede wszystkim energia fotonu musi
być równa energii wzbudzenia atomu. W przypadku obłoku molekularnego wymagana
jest również odpowiednio niska gęstość, ponieważ przy zbyt dużej gęstości będą
dominować wzbudzenia zderzeniowe. Przy niskiej gęstości, obłoki muszą mieć duże
rozmiary (~1AU), bo wzmocnienie zależy od liczby cząstek. Ważna jest także
odpowiednia odległość od źródła fotonów ponieważ molekuły wzbudzane są tylko w
odpowiedniej odległości.
2
4.
Charakteryzacja obszarów HII: Obszary HII występują głównie w ramionach
galaktyk spiralnych oraz w galaktykach eliptycznych. Są usytuowane w pobliżu
najgorętszych gwiazd i mają temperaturę ok. 10
4
K. Następuje w nich zamiana
wysokoenergetycznego promieniowania ultrafioletowego na fotony w zakresie
widzialnym, podczerwonym i radiowym. Gęstość ośrodka, w którym zachodzą te
procesy, jest bardzo mała, dzięki czemu istnieje możliwość powstania wielu linii
wzbronionych. Promieniowanie radiowe, dochodzące z obszarów HII, ma charakter
ciągły i jest związane ze spowalnianiem swobodnych elektronów, przebiegających w
pobliżu jonów. Ten typ promieniowania zależy od prędkości elektronów względem
jonów i nazywa się promieniowaniem hamowania.
III.
Przebieg zadania oraz wyniki: Z portalu http://irsa.ipac.caltech.edu, z projektu GLIMPSE
pobrałam mapy z obszaru na współrzędnych galaktycznych: l=<46.0;48.0>; b=<0.0;2.0>.
Pobrałam mapki na falach 3.6µm, 4.5µm, 5.8µm i 8.0µm. Następnie, przy pomocy
procedury comb utworzyłam mapki będące różnicą map na falach 4.5µm i 3.6µm. Na
mapach różnicowych poszukiwałam obiektów rozciągłych charakteryzujących się nadwyżką
promieniowania. Niektóre z nich były mylące. Aby mieć pewność wystarczyło osobno
zmierzyć strumień na mapkach 3.6µm i 4.5µm oraz sprawdzić, czy rzeczywiście jest ta
nadwyżka. Zidentyfikowane obiekty odnalazłam na wszystkich mapkach i przy pomocy
procedury jmfit dopasowałam funkcję Gaussa i zmierzyłam strumień, współrzędne
galaktyczne i rozmiary kątowe. Poniżej zamieściłam tabelkę z wynikami oraz zróżnicowane
mapki z zaznaczonymi obiektami.
Rozmiary kątowe [arcs]
Mapa na
długości [µm]
Długość
galaktyczna
Szerokość
galaktyczna
Strumień
Sr
MJy
Major axis
Minor axis
3.6
47
o
57’ 12”.72
00
o
26’ 07”.58
4606 ± 1.0
1.2001
1.1999
4.5
47
o
57’ 11”.30
00
o
26’ 07”.09
6071 ± 0.1
1.1993
1.1999
5.8
47
o
57’ 11”.62
00
o
26’ 07”.34
20 389 ± 2.4
1.2002
1.1999
1.
8.0
47
o
57’ 11”.11
00
o
26’ 06”.91
10 540 ± 4.8
1.1999
1.2003
3.6
47
o
53‘ 22”.94
00
o
25’ 50”.71
3958 ± 1.1
1.2012
1.1999
4.5
47
o
53‘ 21”.86
00
o
25’ 50”.39
5224 ± 1.0
1.1999
1.1999
5.8
47
o
53‘ 22”.24
00
o
25’ 50”.52
4319 ± 3.0
1.1999
1.1999
2.
8.0
47
o
53’ 22”.12
00
o
25’ 50”.65
2196 ± 7.5
1.1999
1.2001
3.6
47
o
57’ 12”.56
00
o
26’ 07”.37
4598 ± 1.1
1.1999
1.2001
4.5
47
o
57’ 12”.38
00
o
26’ 07”.53
6192 ± 1.0
1.2001
1.1998
5.8
47
o
57’ 11”.52
00
o
26’ 07”.24
20 041 ± 3.0
1.1999
1.1999
3.
8.0
47
o
57’ 11”.06
00
o
26’ 06”.81
10 551 ± 7.5
1.1999
1.1998
3.6
47
o
23’ 17”.04
00
o
43’ 07”.03
19 892 ± 1.1
2.0000
2.0000
4.5
47
o
23’ 21”.27
00
o
43’ 05”.80
42 363 ± 1.0
2.0000
2.0000
5.8
47
o
23’ 20”.96
00
o
43’ 05”.65
13 600 ± 3.0
2.0000
2.0000
4.
8.0
47
o
23 20”.99
00
o
43’ 05”.72
19 540 ± 7.5
2.0000
2.0000
3.6
47
o
17’ 47”.99
00
o
44’ 37”.58
72 698 ± 1.0
2.0000
2.0000
4.5
47
o
17’ 48”.12
00
o
44’ 37”.69
74 351 ± 1.0
2.0000
2.0000
5.8
47
o
17’ 48”.11
00
o
44’ 37”.83
73 425 ± 3.0
2.0000
2.0000
5.
8.0
47
o
17’ 48”.13
00
o
44’ 37”.85
79 341 ± 7.5
2.0000
2.0000
3.6
47
o
11’ 05”.73
00
o
26’ 59”.68
15 590 ± 1.0
2.0000
2.0000
4.5
47
o
11’ 05”.75
00
o
26’ 59”.60
25 101 ± 1.0
2.0000
2.0000
5.8
47
o
11’ 05”.49
00
o
26’ 59”.61
36 500 ± 3.0
2.0000
2.0000
6.
8.0
47
o
11’ 05”.94
00
o
26’ 59”.56
91 702 ± 7.5
2.0000
2.0000
3
3.6
47
o
20’ 24”.37
00
o
21’ 10”.99
21 576 ± 1.0
2.0000
2.0000
4.5
47
o
20’ 21”.26
00
o
21’ 05”.85
42 963 ± 1.0
2.0000
2.0000
5.8
47
o
20’ 20”.96
00
o
21’ 05”.65
13 600 ± 3.0
2.0000
2.0000
7.
8.0
47
o
20’ 20”.99
00
o
21’ 05”.82
19 540 ± 7.5
2.0000
2.0000
3.6
47
o
53’ 59”.63
00
o
04’ 01”.08
4205 ± 1.0
1.2000
1.1999
4.5
47
o
53’ 59”.90
00
o
04’ 01”.10
6983 ± 1.0
1.2000
1.2002
5.8
47
o
53’ 59”.67
00
o
04’ 01”.01
11 082 ± 2.7
1.1999
1.2002
8.
8.0
47
o
53’ 59”.81
00
o
04’ 00”.82
11 149 ± 5.0
1.2000
1.2001
3.6
46
o
56’ 38”.39
00
o
26’ 24”.67
3296 ± 1.1
1.1999
1.1999
4.5
46
o
56’ 38”.31
00
o
26’ 24”.90
4004 ± 1.0
1.2001
1.2001
5.8
46
o
56’ 38”.36
00
o
26’ 25”.05
3026 ± 3.6
1.2000
1.2001
9.
8.0
46
o
56’ 38”.38
00
o
26’ 24”.65
1639 ± 10.2
1.1999
1.1999
3.6
46
o
29’ 57”.75
00
o
48’ 33”.44
19 079 ± 1.0
2.0000
2.0000
4.5
46
o
29’ 57”.66
00
o
48’ 33”.65
22 148 ± 2.3
2.0000
2.0000
5.8
46
o
29’ 57”.92
00
o
48’ 33”.62
17 869 ± 3.6
2.0000
2.0000
10.
8.0
46
o
29’ 57”.69
00
o
48’ 33”.78
72 706 ± 10.2
2.0000
2.0000
3.6
47
o
52’ 24”.74
00
o
14’ 08”.66
2596 ± 1.0
2.4000
2.4000
4.5
47
o
52’ 24”.73
00
o
14’ 08”.73
4020 ± 0.9
2.4000
2.4000
5.8
47
o
52’ 24”.74
00
o
14’ 08”.68
5565 ± 4.3
2.4000
2.4000
11.
8.0
47
o
52’ 24”.67
00
o
14’ 08”.79
5696 ± 1.4
2.4000
2.4000
3.6
47
o
55’ 06”.72
00
o
06’ 24”.71
5763 ± 1.0
1.1998
1.1999
4.5
47
o
55’ 06”.24
00
o
06’ 24”.49
7123 ± 0.9
1.2000
1.1999
5.8
47
o
55’ 04”.90
00
o
06’ 24”.58
11 135 ± 2.7
1.2000
1.2001
12.
8.0
47
o
55’ 05”.20
00
o
06’ 24”.54
6313 ± 4.9
1.1999
1.1999
3.6
47
o
00’ 06”.54
00
o
24’ 54”.86
4142 ± 1.7
1.1999
1.1999
4.5
47
o
00’ 06”.20
00
o
24’ 54”.80
4307 ± 1.0
1.1999
1.1999
5.8
47
o
00’ 06”.17
00
o
24’ 54”.76
3112 ± 3.6
1.2001
1.2003
13.
8.0
47
o
00’ 06”.30
00
o
24’ 54”.67
1919 ± 10.2
1.1999
1.1999
3.6
47
o
48’ 47”.23
00
o
07’ 34”.86
3637 ± 1.0
2.4000
2.4000
4.5
47
o
48’ 45”.97
00
o
07’ 35”.16
4908 ± 0.9
2.4000
2.4000
5.8
47
o
48’ 45”.97
00
o
07’ 34”.93
9487 ± 4.32
2.4000
2.4000
14.
8.0
47
o
48’ 46”.00
00
o
07’ 34”.00
5188 ± 1.4
2.4000
2.4000
3.6
46
o
56’ 07”.27
00
o
28’ 21”.93
4779 ± 1.1
1.2001
1.1999
4.5
46
o
56’ 07”.12
00
o
28’ 21”.83
5779 ± 1.0
1.2002
1.1999
5.8
46
o
56’ 06”.08
00
o
28’ 22”.29
7252 ± 3.6
1.2001
1.1999
15.
8.0
46
o
56’ 06”.22
00
o
28’ 22”.17
4942 ± 10.2
1.2001
1.2001
3.6
47
o
48’ 52”.95
00
o
12’ 08”.86
2838 ± 1.0
2.4000
2.4000
4.5
47
o
48’ 52”.92
00
o
12’ 08”.79
5427 ± 0.9
2.4000
2.4000
5.8
47
o
48’ 52”.32
00
o
12’ 08”.80
12 231 ± 4.3
2.4000
2.4000
16.
8.0
47
o
48’ 52”.46
00
o
12’ 08”.74
6081 ± 13.8
2.4000
2.4000
Tabela 1. Zidentyfikowane obiekty.
8
Wśród zidentyfikowanych obiektów spróbowałam znaleźć odpowiedniki w paśmie 6.7GHz
metanolu. Niestety nie znalazłam żadnych odpowiedników.
IV.
Wnioski: Dla szesnastu zidentyfikowanych obiektów widoczna jest nadwyżka
promieniowania. Większość obiektów ma podobne rozmiary kątowe. Połowy z nich
ś
rednice osiągają ok. 1.2 sekund łuku. Zaś druga połowa ma rozmiary dwa razy większe.
Nie zamieściłam mapek z obiektami 12-16, ponieważ nie są one widoczne na wybranych
wycinkach. Zamieszczone mapki to wycinki zawierające środkowe obszary mapek
różnicowych. Niestety nie udało mi się znaleźć odpowiedników w paśmie 6.7GHz
metanolu, ale bardzo blisko zidentyfikowanych obiektów. Mianowicie na współrzędnych:
l1=46
o
06’54”; b1=00
o
23’13”.2 oraz l2=46
o
03’57”.6; b2=00
o
13’12”. W otoczeniu obiektów
1 i 9 bardzo wyraźnie widać prążki interferencyjne. Całe to doświadczenie pokazuje, że
trudno zidentyfikować obiekty rozciągłe, wykazujące nadwyżkę promieniowania. Wiele z
nich jest bardzo myląca. Niby wykazują nadwyżkę, ale po dalszej analizie okazuje się, że to
nie są poszukiwane obiekty. W przypadku obiektu nr 10 sytuacja jest odwrotna. Na mapce
obiekt ten jest słaby i nie wydaje się być poszukiwanym źródłem nadwyżki promieniowania.
Jednak po głębszym badaniu okazuje się, że ta nadwyżka istnieje i to całkiem spora, bo aż
~3 000
Sr
MJy
. Dzięki temu zadaniu nauczyłam się posługiwać AIPSem oraz identyfikacji
rozciągłych obiektów wykazujących nadwyżkę promieniowania.
