"Является ли галактическая петля остатком сверхновой?" (Berkhuijsen, 1971)

Суть

Представлены данные наблюдений о природе петель Галактического континуума. Обсуждается их круговая геометрия. Была найдена связь между особенностями нейтрального водорода в средних и высоких широтах и петлями континуума. Предлагается связь между Петлей I и убегающей звездой кси-Ophiucus. Имеющиеся данные, по-видимому, способствовали гипотезе о том, что остатки сверхновых звезд связаны с происхождением галактических петель.

1. Введение

Существование гребней расширенного излучения континуума, идущего в высокие широты, известно с самых ранних дней радиоастрономии. Было показано (Квигли и Хаслам, 1965), что в хорошем приближении три наиболее заметные из этих особенностей следуют дугами малых окружностей, центры которых лежат на средних широтах, причем большинство из них имеют меньшие гребни, лежащие внутри этих окружностей. Ранее две большие дуги, или шпуры, как их обычно называют, назывались Северным Полярным Шпуром и Дугой Четса. В этом документе будет принята терминология, в соответствии с которой термин «шпур» будет относиться к единственному признаку гребня, выступающему из плоскости Галактики, в то время как название «петля» будет дано сочетанию особенностей, которые образуют маленький круг. Название North Polar Spur будет использоваться только для интенсивного континуумного гребня, который проходит до высоких положительных широт около b = 30°. Полная дуговая особенность, предложенная Ларджем и др. (1966), будет называться Loop I. Дуга Четса всегда будет называться Loop II, в то время как третий объект уже известен как Loop III.

На протяжении ряда лет было предложено несколько теорий, объясняющих природу шпуров. В настоящее время некоторые из них могут быть отклонены как несовместимые с улучшенными данными наблюдения. Однако, ни одна из оставшихся не является полностью убедительной. В настоящее время наибольшую поддержку получают: 1 — Петли являются остатками:       а – вспышек сверхновых типов I и II;       б - «Супер»-вспышки сверхновых; 2 — Шпуры соединяются через плоскость Галактики, чтобы сформировать одну спиральную структуру (Rougoor, 1966); 3 — Шпуры являются «радиомаркерами» спирального локального галактического магнитного поля, найденного по измерению оптической поляризации (Mathewson, 1968); 4 — Бингам (1967) предположил, что шпурами могут быть пузырьки или петли в локальном магнитном поле, выступающие с одной стороны плоскости Галактики, и из-за неустойчивости поля к давлению космических лучей.

2. Геометрия галактической петли

Одним из возможных способов разграничения различных теорий природы галактических петель является изучение их геометрии на низких галактических широтах. Теории, упомянутые в Разделе 1, отличаются своими предсказаниями путей, по которым эти петли должны следовать в галактической плоскости. Гипотезы Ругура и Мэтьюсона предсказывают, что разные шпуры должны соединяться поперек плоскости, чтобы сформировать спиральную структуру. В противовес этому, если шпуры вызваны неустойчивостью межзвездного магнитного поля под давлением космических лучей, петли магнитного поля должны выступать с одной стороны плоскости, и не ожидается продолжения на экваторе Галактики. Если шпуры являются остатками сверхновых звезд, можно ожидать, что они будут появляться из плоскости, следуя строго тем же малым окружностям, что и в другом полушарии, если только не замедлятся увеличением плотности материала в плоскости Галактики.

Йейтс (1968) утверждал, что следовал по Петле I по ее узкому круговому пути в южные широты. Его наблюдения были сделаны с разрешением 3º.5, и поскольку наблюдаемая особенность, по-видимому, не слишком близко следует ожидаемой малой окружности на самых южных широтах, было бы интересно получить наблюдения этого района с высоким разрешением.  

Холден (1969) сделал вывод из своих наблюдений на частоте 178 МГц, что нет доказательств расширения северного полярного шпура в галактическую плоскость ниже b = +11°. Сканирование фиксированной широты было сделано на частоте 408 МГц с использованием 250-футового телескопа в Jodrell Bank. Система наблюдений была идентична системе наблюдений, используемой для 408-мегагерцового обзора Haslam et al. (1970). Сканы были сделаны в диапазоне долготы 5°≤l≤40° и были разделены на половины интервалов для -2°≤b≤+10°. На рисунках 1 (a) и 1 (b) показаны развертки с постоянной шириной 240 МГц от Haslam et al. (1964) и 408 МГц развертки для +10°≤b≤+4°.

Легко узнаваемый своим острым внешним краем при l ≈ 30°, основной гребень Северного Полярного шпура, как видно, простирается вниз, по крайней мере, до = 8°. Этот результат подтверждается обзором Берхойзен (1971) 820 МГц, который показывает, что он продолжается до b = +6°. Ниже этих широт Шпур путается в излучении галактической плоскости. Интенсивный внутренний гребень, показанный на рис. 1 (а), начиная с l ≈ 22°, b ≈ +14°, очевидно, продолжается дальше, чем b = +4°, с яркостью, по меньшей мере, равной яркости основного хребта. Таким образом, видно, что этот шпур продолжаются ниже b = +11° по пути малой окружности. Карта Берхойзен не показывает никакой связи между Северным Полярным Шпуром и концом Loop II при l = 50°.

На снимках Jodrell Bank 408 МГц область, в которой конец Петли III l≈155 входит в плоскость Галактики, была полностью нанесена на карту. Используя положения хребта к северу от плоскости, измеренные Turtle и Baldwin (1962), Seeger et al. (1965), Large и др. (1962 г.) и вышеприведенной обсерваторией, малая окружность была получена методом наименьших квадратов. Используемые положения гребня охватывают дугу лучшей малой окружности в 180°. Координаты центра этого круга вместе с радиусом и среднеквадратичными разностями между положениями гребня и малой окружностью приведены в таблице 1.

(далее пропускаем)

Круговая геометрия галактических петель. Крестиками отмечены фактические позиции гребня, полученные в процессе радионаблюдений. По ним были построены гипотетические малые окружности.