弓形激波的热辐射 I：气泡星云的二维流体动力学模型

气泡星云（即 NGC 7635）是围绕相对未演化的 O 型星 BD+60$^\circ$2522 的秒差距尺度、看似球形的星风吹出的气泡。该星云的动力学年龄较小且恒星具有显著的空间速度，表明气泡星云可能是一个弓形激波。我们进行了二维流体动力学模拟，以建模中心恒星星风与星际介质（ISM）的相互作用。模型覆盖了 $n=50-200 {\rm cm}^{-3}$ 的 ISM 数密度范围和 $v_{\star}=20-40$ km s$^{-1}$ 的恒星速度范围。合成的 H$\alpha$ 和 24 $\mu$m 辐射图预测了与观测定量性质相似的表观球形气泡形状。合成图还预测了与观测相近的最大亮度，并一致认为最大亮度位于弓形激波的顶端。最匹配的模拟为 $v_{\star}\approx20$ km s$^{-1}$ 进入 $n\sim100 {\rm cm}^{-3}$ 的 ISM，且与视线成 60$^\circ$ 角。软（$0.3-2$ keV）和硬（$2-10$ keV）X 射线发射的合成图显示，最亮区域位于恒星后方的尾迹中，而非弓形激波本身。未吸收的软 X 射线光度为 $\sim10^{32}-10^{33}$ erg s$^{-1}$。硬 X 射线较暗，光度为 $\sim 10^{30} - 10^{31}$ erg s$^{-1}$，可能过于微弱以致当前 X 射线仪器无法成功观测。我们的结果表明，O 型星在穿越 ISM 时产生弓形激波，并进而产生在光学和红外波段可见、且预计在 X 射线波段也可见的非对称气泡。气泡星云似乎并非独一无二，它可能只是一个朝向有利方向的极高密度弓形激波。BD+60$^\circ$2522 周围致密的 ISM 及其强星风表明，它可能是探测非热辐射的良好候选体。