Diapositiva 1 - Instituto Argentino de Radioastronomía

Criterios de Identificación de Supercáscaras de Hidrogeno Neutro en
Nuestra Galaxia.
Laura A. Suad 1,* y E. Marcelo Arnal
1
Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR) (CCT-La Plata, CONICET), Villa Elisa, Argentina.
2
•
1,2,+
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, UNLP, La Plata, Argentina.
Introducción.
•Aplicación a una SC-HI conocida.
Las supercáscaras de hidrógeno (SC-HI) son estructuras
que se presentan como mínimos en la distribución galáctica del hidrógeno
neutro (HI). Las mismas podrían expandirse, en cuyo caso su diámetro
cambiaría con la velocidad, o podrían estar en estado estacionario.
Se caracterizan por sus grandes tamaños lineales,
pudiendo alcanzar valores del orden de 1 kpc, y por la gran cantidad de
energía requerida para su formación (E ≥ 1052 erg). Las SC-HI son
observadas en un rango de velocidades radiales que puede variar entre un
mínimo de 5 – 6 km/s y un máximo de 30 – 40 km/s . Estas grandes
estructuras podrían generarse por la acción combinada de vientos estelares
y explosiones de supernovas (Heiles, 1979); por la interacción de nubes de
alta velocidad con el plano galáctico (Tenorio-Tagle, 1981) o en el proceso
de formación de estrellas de quarks (Haensel & Zdunik, 2007)
Al presente sólo existen dos catálogos de SC-HI
galácticos. El más completo fue llevado a cabo por Heiles (1979), mientras
que el otro fue realizado por McClure-Griffiths et al. (2002). Las bases de
datos usadas para su confección poseen diferentes resoluciones angulares;
diferentes sensibilidades, y diferentes resoluciones en velocidad. Además,
las técnicas y los criterios empleados en la identificación de las SC-HI son
disímiles. Estos aspectos hacen que ambos relevamientos no sean
directamente comparables y que sea complicado establecer la completitud
de los mismos.
En su catálogo Heiles
listó 63 SC-HI, de las cuales 46 están en expansión y 17 se encuentran en estado
estacionario. Para realizar este catálogo usó el relevamiento de Weaver y Williams
(1973), el cual posee una resolución angular de ~ 36’; una resolución en velocidad
de 2.1 km/s y una temperatura mínima detectable de 0.38 K. La zona cubierta
abarca 10° ≤ l ≤ 250° y ІbІ≤ 10°. A los efectos de verificar la validez de nuestros
criterios de identificación con una SC-HI ya conocida, del catálogo de Heiles
seleccionamos GS095+04-113, la cual fue catalogada como una SC-HI con un
grado máximo de certeza.
En la Figura 1 A, se
muestra con líneas punteadas la ubicación de la SC-HI GS095+04-113 en una
imagen posición-posición. La ubicación de GS095+04-113 corresponde a la listada
en el catalogo de Heiles.
La cáscara GS095+04-113 es visible en el rango de velocidades -123≤
v ≤ -103 km/s. En dicho rango puede apreciarse la presencia, en l ~ 95° y 0° ≤ b ≤
5°, de una emisión de HI. Si la identificación de GS095+04-113 como una única
estructura fuese real, esta emisión no seria esperable.
A
•
B
Motivación del trabajo y criterios de identificación.
Usando el relevamiento de HI de todo el cielo
confeccionado usando las bases de datos obtenidas en el Instituto Argentino
de Radioastronomía (IAR) y en Dwingeloo (Países Bajos), Kalberla et al.
(2005), se pretende elaborar un nuevo catálogo de SC-HI galácticas, que no
adolezca de las limitaciones de los anteriores.
La base de datos que se usara posee una resolución
angular de 0°.5; una resolución en velocidad ~ 1.2 km/s; y una sensibilidad
0.07 K (3 rms). Este relevamiento se encuentra corregido por los efectos de
radiación parásita (stray radiation). En la confección del catálogo usaremos
técnicas basadas en el reconocimiento visual mediante el uso de paquetes
digitales de procesamiento de imágenes (AIPS y KARMA), debiendo las SCHI cumplir con ciertos criterios de identificación para ser catalogadas como
tales.
Criterios de Identificación
Para la confección de un nuevo catálogo, las estructuras
de HI bajo estudio deberán satisfacer ciertos criterios para ser
consideradas SC-HI, a saber:
1. Las SC-HI deben tener dimensiones de por lo menos
2º, de manera que la estructura sea muestreada espacialmente por un
mínimo de 4 haces. Esto impone una cota mínima a las dimensiones.
2. Las SC-HI tienen que ser mínimos bien definidos en la
distribución del HI galáctico. Dicho mínimo debe observarse en por lo menos
5 canales consecutivos de velocidad radial, y debería encontrarse rodeada,
total o parcialmente, por emisión de HI.
3. Los candidatos a supercáscaras deberían cambiar su
tamaño con la velocidad radial. Una supercáscara esférica (caso ideal) en
expansión debería aparecer como una serie de anillos en imágenes
(posición-posición) consecutivas de HI. Se espera que su diámetro cambie
con la velocidad, siendo máximo para velocidades centrales y mínimo para
las velocidades extremas.
4. Índice de confiabilidad en la detección de SC-HI. Las
SC-HI tienen que ser fácilmente reconocibles en una imagen posiciónposición. Las mismas tendrán una confiabilidad máxima (grado 3 en nuestra
escala) si son fácilmente identificables en las imágenes longitud-latitud
galácticas (l-b); velocidad radial-longitud galáctica (v-l); y velocidad radiallatitud galáctica (v-b). Si sólo fueran reconocibles en la primera (l-b) y
cualesquiera de las últimas (v-l) o (v-b), tendrían una confiabilidad de grado
2. La confiabilidad sería de grado 1 si sólo se observara en las imágenes
(l-b).
A
B
C
1
2
1
Figura 2 (A). En líneas punteadas, las estructuras 1 y 2.
(B) Imagen (v-l) correspondiente a la latitud galáctica b=3°. Se puede
observar, en líneas punteadas, la tapa correspondiente a la
estructura 1.
La imagen v-l (para b=3°) también muestra un comportamiento diferente para
las estructuras identificadas como 1 y 2 (ver Figura 2 A).
La estructura 1 posee emisión a altas
velocidades negativas (-140 ≤ v ≤ -127 km/s) (líneas punteadas, Figura 2 B),
que no es visible en la estructura 2. Dicha emisión podría interpretarse que
constituye la tapa del material que se acerca al observador. Del mismo
diagrama podría especularse que el HI que constituye la tapa del material
que se aleja del observador, ha sido detectada a v ~ -90 km/s. Ninguna de las
características anteriores es compartida por el objeto 2.
Por lo mencionado, la identificación de
GS095+04-113 como una única estructura es cuestionable. Nuestro análisis
es consistente con la presencia de dos estructuras (los objetos 1 y 2), que
ubicadas a una distancia similar del Sol se encuentran en interacción (la pared
de emisión de HI a l ~ 95° ) .
• Conclusiones
De nuestro análisis concluimos que GS095+04-113 no constituiría una única
estructura, sino que muy probablemente representa la combinación de dos
estructuras independientes.
La dudosa identificación de una SC-HI catalogada como “altamente
confiable” por Heiles (1979) hace necesario encarar una revisión crítica de las
SC-HI catalogadas (al menos por este investigador), haciendo uso de nuevas
técnicas de visualización y criterios de identificación.
Referencias:
[1] Haensel, P. & Zdunik, J.L., 2007, astro-ph/0701258v1.
[2] Heiles, C.,1979, ApJ, 229, 533.
[3] Kalberla et al., 2005, A&A 440, 775
[4] McClure-Griffiths N. M., et al., 2002 ApJ 158, 176.
[5] Tenorio-Tagle, G.,1981, A&A, 94, 338.
Figura 1. Imágenes de GS095+04-113 obtenidas con nuestro relevamiento de HI.
(A) Supercascara detectada por Heiles 1979 en líneas punteadas en una imagen
posición-posición. (B) Imagen promedio entre latitudes 2° ≤ b ≤ 5°. (C) Imagen
promedio entre longitudes 94° ≤ l ≤ 96°. De estas dos últimas imágenes se puede
apreciar las dificultades en detectar la SC-HI.
2
* Becaria de iniciación del CONICET.
+ Miembro de la carrera del investigador científico, CONICET.