Следующий:1.2 Теоретические моделиВверх:1. Сверхоболочки в нашейПредыдущий:1. Сверхоболочки в нашей

1.1 Наблюдательные данные

Первое систематическое изучение расширяющихся оболочек нейтрального водорода в Галактике было предпринято Хейлесом [28] в конце 70-х годов. Им был проведен анализ данных радионаблюдений о распределении HI вблизи галактической плоскости [73], выполненных в линии 21 см с высоким пространственным и спектральным разрешением. Хейлес показал [28], что сложную волокнистую структуру, наблюдаемую в распределении нейтрального водорода, во многих случаях можно объяснить наличием плотных оболочек HI. Многие оболочки имеют разный видимый диаметр в различных частотных каналах, что позволяет сделать вывод о том, что они расширяются. Всего было обнаружено 63 оболочки, из которых 17 показывают заметное расширение. Максимальный размер оболочек достигает 2.4 кпс, масса (в предположении, что оболочки состоят из газа, выметенного из полости) -- $2\times10^7~M_{\odot}$ , кинетическая энергия -- $10^{53}$ эрг, оцененная полная энергия, необходимая для ``выдувания'' оболочки -- $6\times 10^{53}$ эрг. Объекты, для которых полная энергия превышает $3\times 10^{52}$ эрг, были классифицированы как ``сверхоболочки''. В работе [28] отмечено, что многие оболочки вытянуты вдоль галактической плоскости.

Хейлес предположил [28], что наблюдаемые им расширяющиеся оболочки HI связаны с трехфазной моделью межзвездной среды [15,46,62], и представляют собой результат воздействия звездного ветра и вспышек сверхновых на окружающий межзвездный газ.

В дальнейшем, на основании высокоширотных наблюдений HI в линии 21 см [30,12], этот анализ был продолжен на область с $\vert b\vert>10^{\circ}$ [29]. Это позволило дополнить каталог в [28] 42 новыми оболочками. Многие из них (внутри солнечного круга) были классифицированы как ``червяки'' (``worms''), или ``дымоходы'' (``chimneys''), и представляют собой цилиндрические поверхности из нейтрального водорода, вытянутые перпендикулярно галактической плоскости. Предполагается, что ``дымоходы'' -- это стенки сверхоболочек, прорвавших галактический газовый диск. Наиболее полный список ``дымоходов'' опубликован в [37], где представлены 118 объектов, наблюдаемых как в линии HI 21 см, так и в ИК диапазоне (60 и 100 мкм).

Одна из наиболее хорошо изученных Галактических сверхоболочек связана с гигантским газопылевым комплексом в Орионе - Эридане [87]. Внутри этой области заключены молодые OB-ассоциации Ori OB1 и $\lambda$ Ori. Вокруг них наблюдается оболочка нейтрального водорода размером около 280 пс, расширяющаяся со скоростью 15 - 25 км/с. Ее масса оценивается в $8\times 10^5~M_{\odot}$ . Внутри оболочки HI находится Петля Барнарда. Полная кинетическая энергия сверхоболочки превышает $10^{52}$ эрг.

Другая Галактическая оболочка -- в области Cyg OB1 -- подробно изучалась в работах [88,58]. Лозинская и Ситник [88] показали, что все наблюдательные данные, относящиеся к этой области (в линиях ${\rm H}_{\alpha}$ , CO, HI и в рекомбинационных радиолиниях), можно объяснить наличием иерархической системы вложенных оболочек -- начиная с небольших оболочек вокруг индивидуальных WR и Of звезд, и кончая глобальной оболочкой, заключающей в себе всю рассматриваемую область. Общая оболочка имеет размеры порядка $50 \times 150$ пс. Оболочка также проявляется в ИК диапазоне [58].

Сверхоболочки, образованные в результате коллективного воздействия звездного ветра и вспышек сверхновых, ограничивают области горячего разреженного долгоживущего газа с температурой в несколько миллионов кельвинов [46]. Вследствие этого рентгеновский диапазон является перспективным для поиска сверхоболочек вокруг близких галактических ассоциаций. По данным рентгеновских наблюдений была обнаружена сверхоболочка в Лебеде [87] диаметром около 500 пс. Ее светимость достигает $L_{0.5-1~{\rm keV}} \simeq 5 \times10^{36}$ эрг/с, температура излучающего в рентгеновском диапазоне газа оценивается в $T_e \sim (1-2)\times 10^6$ K. Еще одна рентгеновская сверхоболочка связана с ассоциациями Mon OB1 и OB2 [87]. Ее диаметр оценивается в 200 пс, средняя плотность горячего газа -- около 0.01 см $^{-3}$ , температура соответствует $T_e \simeq 3 \times 10^6$ K.

Во многих работах [28,29,87] отмечаются принципиальные трудности, возникающие при интерпретации наблюдаемого распределения HI в Галактике. Связано это прежде всего со сложностью определения расстояний до областей нейтрального водорода. Обычные методы определения расстояний (по кривой вращения Галактики) здесь мало пригодны, так как многие сверхоболочки показывают заметное расширение. Еще одна трудность связана с тем, что большинство сверхоболочек наблюдается на малых галактических широтах, что приводит к взаимоналожению объектов, находящихся от нас на разных расстояниях. Поэтому большой интерес представляют наблюдения сверхоболочек в соседних галактиках.

Большое количество сверхоболочек нейтрального водорода наблюдается в спутниках Галактики -- Большом и Малом Магеллановых облаках. В БМО было найдено 85 гигантских (диаметром 20 - 260 пс) и 9 сверхгигантских (600 - 1400 пс) областей ионизированного водорода, окруженных оболочками HI [47]. Гигантские оболочки покрывают 12 - 15% площади БМО, и в значительной степени определяют его крупномасштабную структуру. Расположенная в БМО сверхоболочка LMC 2 имеет диаметр 600 пс [87]. Внутри нее находятся пять ОВ-ассоциаций. Кинематический возраст остатка, с учетом скорости расширения 30 км/с, равен $(5-10)\times 10^6$ лет. Суммарная мощность звездного ветра внутри сверхоболочки оценивается в $(0.2-2.5) \times 10^{39}$ эрг/с. Полная кинетическая энергия остатка близка к $10^{53}$ эрг.

Бринкс и Баяя [5] приводят список 141 области с дефицитом нейтрального водорода, обнаруженных ими в галактике М31 по результатам наблюдений в линии 21 см, выполненных на радиоинтерферометре WRST. Диаметры наблюдаемых дыр в распределении HI меняются от 100 пс (нижний предел, определяемый угловым разрешением радиотелескопа) до 1000 пс. В некоторых областях оболочечная структура наблюдается непосредственно. В большинстве дыр в распределении HI обнаружены отклонения в локальном поле скоростей, которые могут быть объяснены присутствием газа, расширяющегося со скоростью 10 - 30 км/с. Для дыр с диаметрами, меньшими 300 пс, наблюдается корреляция с ОВ-ассоциациями и HII областями. Предполагается [5], что большинство наблюдаемых областей с дефицитом HI являются расширяющимися оболочками, образованными в результате воздействия молодых ОВ-ассоциаций на окружающий газ. Масса выметенного газа оценивается в $10^4 - 10^7~M_{\odot}$ , кинематический возраст -- в 2.5 - 30 млн. лет.

Аналогичная картина была обнаружена в другой близкой спиральной системе -- М33. Анализируя результаты WRST радионаблюдений этой галактики [18], Деул и ден Хартог [17] составили каталог 148 областей с дефицитом HI. Их диаметры заключены в пределах 40 - 1000 пс. Выметенная масса оценивается в $10^3 - 10^7~M_{\odot}$ , кинематический возраст -- в 2 - 100 млн. лет. Показано [17], что дыры в распределении HI с диаметрами, меньшими 200 пс, хорошо коррелируют с ОВ-ассоциациями, и несколько хуже -- с HII областями. Для областей с диаметрами пс ОВ-ассоциации и HII области наблюдаются преимущественно вдоль краев дыр в распределении нейтрального водорода.

**Рисунок 1.1:** Расположение дыр в галактике HoII.
$\begin{figure}\begin{picture}(6.693,5.19)\put(0.665,5.19){\special{em:graph ho2map}}\end{picture}\end{figure}$

Анализ VLA радионаблюдений галактики UGC 4305 (HoII), выполненных с высоким угловым ( $4.0'' \times 4.5''$ ) и спектральным (2.58 км/с) разрешением, позволил обнаружить в этой богатой газом неправильной карликовой системе 51 область с дефицитом нейтрального водорода [55]. Размеры дыр в распределении HI в этой галактике существенно больше, чем в спиральных системах, и меняются от 100 пс до 1700 пс (см. рис. 1.1). Это можно объяснить значительно большей шкалой высот HI в галактике HoII ( $z_0\simeq 625$ пс) по сравнению со шкалой высот в спиральных галактиках ( $z_0\sim100-150$ пс). Типичная скорость расширения наблюдаемых оболочек близка к 7 км/с. Кинематический возраст оболочек оценивается в 10 - 150 млн. лет. Анализ результатов наблюдений в линии 21 см и CCD-изображений, полученных в линии ${\rm H}_{\alpha}$ , указывает на то, что небольшие дыры в распределении HI как правило целиком заполнены ${\rm H}_{\alpha}$ -эмиссией. В больших областях с дефицитом нейтрального водорода ${\rm H}_{\alpha}$ -эмиссия наблюдается преимущественно вдоль их краев.

Sergey Mashchenko 2000-10-25