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星际介质中的分子云很大程度上影响着超新星遗迹的形态和演化。目前,银河系中已经有近270个超新星遗迹在射电波段得到认证,但是有确凿证据表明超新星遗迹与分子云有相互作用的例子却不多。与分子云有相互作用的超新星遗迹可以表现出许多特殊的现象,比如可能具有明亮的红外辐射,可能具有OH脉泽辐射,CO等分子谱线的辐射可能表现出极大的展宽,X—ray辐射可能是不规则的结构等等。本论文的目的主要集中在利用多波段的观测来研究超新星遗迹与分子云的相互作用和联系。
在第一章中,我们对超新星遗迹的分类和演化等背景知识进行了回顾总结。针对与分子云有联系或相互作用的超新星遗迹,介绍了这些超新星遗迹在不同波段观测上的特征和国际上的研究进展。通过多波段的数据采集,我们综合地分析超新星遗迹与分子云的联系。
第二章到第四章;我们利用Chandra X—ray空间望远镜和Spitzer IR空间望远镜研究了热混合型超新星遗迹3C 391在X—ray和24μm中红外辐射上的性质。在第二章,主要利用Chandra X—ray望远镜详细地分析了3C 3910.3.7.0 keV宽波段的空间特征和谱特征。我们发现超新星遗迹3C 391在宽波段X—ray辐射上表现出整体的从西北到东南的延展性结构,并且在遗迹中还展现出许多细小的团块结构。通过细致的X—ray谱拟合,这些小尺度结构的金属丰度都是在正常太阳金属丰度附近,所以它们是星际介质起源。通过谱分析还发现遗迹内部的温度,密度和电离时标等物理量的起伏不大,在遗迹的边缘X—ray辐射比较暗淡而内部的辐射却比较强,这些性质可以用云蒸发模型来对3C 391进行较好地解释。
在第三章,我们研究了3C 391在1.2-1-5,1.7-2.0,和2.3-2.6 keV三个窄波段的性质,并且构造了这三个窄波段的等值宽度图(Ew图)。通过分析X—ray窄波段和等值宽度图的空间性质,在这个遗迹的西南边缘发现了一个喷流状的突出物结构,这个突出物结构顶端的位置恰巧与24μm中红外西南角尖角结构的位置基本一致。对比前人的工作,这个结构与著名的超新星遗迹Cas A的喷漉结构十分类似。考虑到这个结构可能与超新星遗迹的大质量前身星非对称爆发时产生的喷流物质有关,由此推断3C 391前身星的质量大于25M☉。
四章,我们主要利用SpitzerIR空间望远镜研究了3C 391的24 μm红外辐射性质。在红外观测上,除了发现3C 391表现出整体的心脏形结构和多壳层的复杂结构外,还在遗迹的东南边缘发现了一个被软X—ray辐射包裹着的红辨源。联系云蒸发模型,这似乎是一个正被超新星遗迹激波蒸发侵蚀的小分子云块。通过对遗迹红外辐射起源的分析,我们得出结论:绝大部分的24 μm中红外辐射都来源于尘埃的热辐射,这些红外辐射与超新星遗迹内部被激波震激的高温热气体加热的尘埃颗粒密切相关。最后求得存活着的尘埃只占总尘埃质量的很小一部分,而大部分的尘埃颗粒都被熟的X-ray气体打碎。
第五章中,主要利用韩国汉城大学6m射电望远镜和紫金山天文台青海德令哈观测站13.7米射电望远镜CO的观测结果对混合型超新星遗迹Kes 75进行了分析研究。通过Chandra空间望远镜X-ray的谱拟合和CO(J=1-0)分子线的辐射在空间上与Kes 75的相关性,得出了具有49-57 km s-1速度分量的分子云遮挡在遗迹北面的结论。在分析这个分子云的时候,发现其维里质量大于气体质量,这表明这个分子云处于不稳定的状态。通过分析分子云的形态结构,我们发现具有这个速度分量的分子云不但恰好遮挡住超新星遗迹暗淡的北半部分,而且还有半圈从东北到西南的气体壳层包裹在Kes 75的边缘。联系距离遗迹近的分子云中心速度大于远离遗迹处分子云速度的观测结果,以及距离遗迹中心9角分处未受扰动分子云的中心速度VLSR=51 km s-1,我们推测遮挡Kes 75的不稳定分子云(VLSR=53 km s-1)可能是受到了遗迹前身星星风的扰动。在遗迹的北半部分,Spitzer24 μm中红外和射电辐射比遗迹南面的辐射弱很多,表明这里的环境密度比南半部分低,这一点也可以从X-ray的谱拟合得到验证。这些事实说明,在Kes 75的北面,没有大尺度上比较强的激波与分子云的相互作用。如果这个不稳定的分子云确实是被遗迹前身星星风所扰动的,由此,可以计算出与这个速度分量有关的分子云的动力学距离大约是11.6 kpe,这个结果与∑-D关系得到的超新星遗迹的距离9-12 kpc十分接近。最后,49-57 km s-1分量的分子云可能坐落在人马座旋臂的远端,并且具有约1.0x104M☉的质量。这个不稳定的分子云受到Kes 75前身星星风的扰动,具有2 km s-1的偏离未扰动分子云的速度。
最后,第六章中对我们的工作做了总结,并且对将来的工作进行了展望。