Abstrak
Gelembung Super Cygnus (CSB) mewakili kawasan pancaran sinar-X lembut yang signifikan dengan lebar kira-kira 13 darjah, terletak mengarah lengan pilin setempat. Struktur luas ini berpotensi terhasil sama ada daripada angin bintang terkumpul dan supernova dari tapak semaian bintang berhampiran atau satu peristiwa katastrofik tunggal—hipernova. Dengan menggunakan keupayaan HaloSat, empat medan berdiameter 10 darjah tidak bertindih dalam kawasan CSB diperhati merentasi jalur tenaga 0.4-7 keV. Analisis mendedahkan penyerapan dan suhu yang konsisten merentasi semua medan, dengan purata berwajaran masing-masing 6.1×10²¹ cm⁻² dan 0.190 keV. Ciri-ciri seragam ini mencadangkan CSB merupakan entiti padu yang berkemungkinan berasal daripada satu peristiwa tunggal. Jumlah tenaga terma CSB dianggarkan pada 4×10⁵² erg, berdasarkan model fizikal seperti cangkerang. Anggaran penyerapan dan jarak kepada asosiasi OB Cygnus dikaji, menunjukkan penyerapan CSB selaras dengan Cyg OB1, meletakkan CSB pada jarak setara 1.1-1.4 kpc.
1. Pengenalan
Gelembung Super Cygnus (CSB) pertama kali dikenal pasti pada 1980 melalui pemerhatian satelit HEAO 1, mendedahkan struktur sinar-X lembut memanjang berhampiran satah galaksi dalam buruj Cygnus. Penemuan ini menghubungkan struktur inframerah, optik dan radio yang sebelumnya diperhati di kawasan sama, secara kolektif dinamakan CSB. Pengukuran awal oleh Cash et al. (1980) menunjukkan pancaran sinar-X merangkumi 13 darjah langit, bersamaan diameter fizikal kira-kira 450 pc pada jarak anggaran 2 kpc, terbitan daripada pengukuran penyerapan. Bentuk ladam kuda ketara CSB sebahagian besarnya artefak disebabkan oleh Jurang Cygnus (juga dikenali sebagai Sack Arang Utara atau Jurang Besar Cygnus), awan debu besar yang mengaburi kawasan tengah gelembung.
Mengelilingi CSB terdapat sembilan asosiasi OB, termasuk asosiasi Cygnus OB2 terkemuka. Cygnus OB2 terkenal kerana menempatkan lebih 100 bintang jenis-O, menjadikannya tumpuan terbesar bintang sedemikian dan asosiasi bintang muda paling besar jisim dikesan dalam galaksi kita (Knödlseder, 2000). Garis penglihatan mengarah CSB selari dengan lengan pilin setempat, mengakibatkan superposisi pelbagai objek astronomi. Penjajaran ini merumitkan penentuan sama ada struktur yang diperhati merupakan entiti diskret atau komposit pelbagai objek tersuperposisi. Pengukuran jarak bercanggah ke pelbagai kawasan gelembung selanjutnya mengaburi pemahaman tentang sifat tepat CSB.
Kajian jarak sering bergantung pada pengukuran penyerapan, diparameterkan oleh ketumpatan turus hidrogen total (N_H). Jarak lebih besar biasanya berkorelasi dengan peningkatan penyerapan disebabkan bahan Galaksi intervening. Bagi CSB, pengukuran N_H bercanggah menyokong kedua-dua asal usul struktur komposit dan diskret. Uyaniker et al. (2001) melaporkan nilai N_H berbeza merentasi kawasan CSB berlainan, mencadangkan sifat komposit bergantung pada garis penglihatan sepanjang lengan pilin. Sebaliknya, Kimura et al. (2013) mendapati nilai N_H konsisten merentasi CSB, menyokong tafsiran struktur bersatu.
Jika CSB sememangnya struktur bersatu, menerangkan saiznya sangat besar mencabar. Cash et al. (1980) menganggarkan jumlah tenaga terma CSB melebihi 6×10⁵¹ erg untuk jarak 2 kpc, memihak asal usul melibatkan siri 30-100 supernova berbanding peristiwa tunggal. Walau bagaimanapun, asal usul peristiwa tunggal memerlukan supernova luar biasa kuat, dikenali sebagai hipernova (Paczyński, 1998). Bukti pemerhatian untuk hipernova wujud, seperti SN1998bw, yang mempamerkan tenaga kinetik awal 2-5×10⁵² erg—satu magnitud lebih besar daripada supernova tipikal—dan mungkin berasal daripada bintang progenitor kira-kira 40 jisim solar (Iwamoto et al., 1998). Julat tenaga ini setara dengan yang diperhati dalam CSB, meningkatkan kemungkinan asal usul hipernova. Alternatifnya, CSB boleh terhasil daripada gabungan pelbagai supernova dan angin bintang daripada bintang besar jisim dalam asosiasi OB berhampiran.
2. Pemerhatian dan Metodologi
Kajian ini menggunakan data daripada HaloSat, teleskop sinar-X berasaskan CubeSat direka untuk memetakan latar belakang sinar-X lembut dan mengkaji sumber sinar-X memanjang. HaloSat memerhati empat medan tidak bertindih dalam kawasan CSB, setiap satu berdiameter 10 darjah, meliputi jalur tenaga 0.4-7 keV. Pemerhatian bertujuan mencirikan keseragaman spatial pancaran sinar-X, penyerapan dan suhu CSB.
Proses penurunan data melibatkan prosedur piawai untuk astronomi sinar-X, termasuk penapisan untuk tempoh latar belakang tinggi, pembetulan untuk kesan instrumental, dan penolakan sumbangan latar belakang. Analisis spektrum dilakukan menggunakan XSPEC, dengan model mengambil kira komponen latar depan dan latar belakang. Fokus utama adalah mengukur ketumpatan turus hidrogen (N_H) dan suhu (kT) pancaran plasma CSB.
Untuk menganggarkan jumlah tenaga terma CSB, model fizikal seperti cangkerang digunakan, mengandaikan struktur sfera dengan jejari terbitan daripada saiz sudut dan anggaran jarak. Pengiraan tenaga mengintegrasikan luminositi sinar-X yang diperhati ke atas isipadu gelembung, mengambil kira plasm