Открыть главное меню

Источник сверхмягкого рентгеновского излучения

Источник сверхмягкого рентгеновского излучения (SuperSoft X-ray Sources (SSS или SSXS)) является астрономическим источником, который излучает энергию в диапазоне мягких рентгеновских лучей. Эти рентгеновские источники были исследованы в начале 90-х годов спутником "ROSAT". Они имеют очень мягкие спектры (90% фотонов имеют энергии меньше 0.5кэВ) и высокие светимости L=1038эрг/с. Эти источники были интерпретированы как тесные двойные системы с белым карликом и вторичной звездой спектрального класса F, переполняющей свою полость Роша. Темп аккреции в этих системах настолько высок (M=10-7M/год), что на поверхности белого карлика осуществляется стационарное термоядерное горение водорода. Источником рентгеновского излучения, таким образом, является горячий ( T~500 000К) белый карлик[1].

Мягкие рентгеновские лучи имеют энергию в диапазоне от 0,09 до 2,5 кэВ, в то время как жесткие рентгеновские лучи находятся в диапазоне 1-20 кэВ. [2]SSS излучают мало или совсем не излучает фотоны с энергиями выше 1 кэВ, и большинство из них находятся в диапазоне эффективных температур ниже 100 эВ. Это означает, что излучение, которое они испускают сильно ионизовано и легко поглощается межзвездной средой. Большинство SSS в пределах нашей собственной галактики скрыты межзвездным поглощением в галактическом диске. [3] Они легко регистрируются во внешних галактиках: около 10 найдены в Магеллановых Облаках и, по крайней мере, 15 найдены в M31. [3]

По состоянию на начало 2005 года более 100 SSS было зарегистрировано в 20 внешних галактиках, таких как, Большое Магелланово Облако (БМО), Малое Магелланово Облако (ММО), а также во Млечном Пути (МП). [4] Их светимость была ниже ~ 1038эрг/с, что соответствует устойчивому ядерному горению в аккрецирующих белых карликах (БК) или пост-Новых.[4] Также есть несколько SSS со светимостями≥1039эрг/с. [4] Сравните этот поток материала с новой звездой, где меньший поток вызывает только спорадические вспышки. Сверхмягкие рентгеновские источники могут превратиться в сверхновую типа Ia, когда внезапная аккреция материала превышает предел Чандрасекара и превращает белый карлик в нейтронную звезду через коллапс. [5]

Сверхмягкие рентгеновские источники были впервые обнаружены в обсерватории Эйнштейна. Дальнейшие открытия были сделаны с помощью спутника ROSAT. [6] Много разных классов объектов выделяют сверхмягкое рентгеновское излучение (излучение в основном ниже 0,5 кэВ). [7]

Яркие сверхмягкие источники рентгеновского излученияПравить

Яркие сверхмягкие источники рентгеновского излучения имеют характерную чернотельную температуру в несколько десятков эВ (~ 20-100 эВ) [4] и болометрическую светимость~1038эрг/с (ниже ~ 3х 1038эрг/с). [3] [4]

По-видимому, светящиеся SSS могут иметь эквивалентную температуру АЧТ ~ 15 эВ и светимость в диапазоне от 1036 до 1038эрг/с. [8] [8] Число ярких SSS в дисках обычных спиральных галактик, таких как Млечный Путь и M31 оцениваются числом порядка 103.[8]

SSXS в Млечном путиПравить

SSXS были обнаружены в нашей галактике и в шаровом скоплении M3. [3] MR Парусов (RX J0925.7-4758) является одним из редких в Млечном пути рентгеновских двойных систем. [7] «Источники сильно покраснели от межзвездного вещества, что делает их трудно наблюдаемыми в синей и ультрафиолетовой области». [9] Период, определяемый для MR Парусов ~ 4,03 д, что значительно больше, чем у других SSXS, которые, как правило, меньше, чем один день. [9]

Источник сверхмягкого рентгеновского излучения тесных двойныхПравить

Модель источника сверхмягкого рентгеновского излучения тесных двойных (Close-binary supersoft source (CBSS)) предполагает устойчивое ядерное горение на поверхности аккрецирующего белого карлика в качестве источника сверхмягкого рентгеновского потока.[7] В 1999 году, восемь CBSS имеют орбитальные периоды между ~ 4 ч и 1,35 д : RX J0019.8 + 2156 (Млечный Путь), RX J0439.8-6809 (гало Млечного пути вблизи БМО), RX J0513.9-6951 (БМО), RX J0527.8-6954 (ММО), RX J0537.7-7034 (БМО), CAL 83 (БМО), CAL 87 БМО), и 1E 0035.4-7230 (ММО). [7]

Симбиотические двойныеПравить

Основная статья: Симбиотические звёзды
 
Аккреция вещества на белый карлик

Симбиотическая двойная звезда является переменной двойной звездной системой, в которой красный гигант расширил свою внешнюю оболочку и масса быстро перетекает на другую горячую звезду (чаще всего белый карлик), который является причиной ионизации газа. [10] Три симбиотические двоичные по состоянию на 1999 год. являются SSXS:. AG Дракона (чёрная дыра, Млечный Путь), RR Телескопа (белый карлик, Млечный Путь) и RX J0048.4-7332 (белый карлик, Малое Магелланово Облако) [7]

Невзаимодействующие белые карликиПравить

Самый молодой, самый горячий белый карлик, KPD 0005 + 5106, типа DO, чья температура очень близка к 100 000К был первым одиночным белым карликом, который зарегистрирован в качестве источника рентгеновского излучения спутником ROSAT. [11][12]

Катаклизмические переменныеПравить

Катаклизмические переменные ((англ.  Cataclysmic variables (CVs))) — тесные двойные системы, состоящие из белого карлика и красного карлика, с которого происходит перенос вещества через первую точку Лагранжа при переполнении полости Роша. [13] Оба типа звёзд, как с термоядерным горением на поверхности белого карлика, так и аккрецирующие катаклизмические переменные наблюдались как рентгеновские источники. [14] Аккреционный диск склонен к нестабильности, приводящей карликовую новую к взрывам: часть вещества диска падает на белый карлик, а катастрофические вспышки происходят, когда плотность и температура в нижней части накопленного слоя водорода достигают значений достаточных, чтобы зажечь ядерные реакции синтеза, в которых слой водорода быстро сгорает в гелий.

 
Аккреция вещества со звезды-компаньона — красного карлика на белый карлик в представлении художника.

Аккреционный диск может стать термически стабильными в системах с высокими показателями массопереноса. [13] Такие системы называются новоподобными звездами, поскольку они не имеют частых взрывов характерных для карликовых новых [15].

По-видимому, только SSXS могут быть немагнитными аккрецирующими звездами типа V Стрелы: их болометрическая светимость равна (1 - 10)x1037, а двойная система включает черную дыру с температурой Т<80эВ, и орбитальным периодом 0.514195 д [7].

Катаклизмические переменные типа VY СкульптораПравить

Среди новоподобных звезд есть небольшая группа, которая показывает временное снижение или прекращение массопереноса от вторичной звезды. Это звезды типа VY Скульптора. [16]

V751 ЛебедяПравить

V751 Лебедя (белый карлик, Млечный Путь) относятся к типу VY Скульптора, имеет болометрическую светимость 6,5х1036эрг/с, [7] и испускает мягкие рентгеновские лучи, когда прекращается массоперенос. [17] Обнаружение слабого мягкого рентгеновского источника типа V751 Лебедя как минимум представляет собой сложную задачу. [17] “Высокая светимость в мягких рентгеновских лучах создает дополнительную проблему понимания, почему спектр имеет такое скромное «возбуждение»”. [17] Отношение HeII(λ4686)/Hβ; не превышало ~0,5 в любом из спектров, зарегистрированных до 2001 года, что характерно для аккреционных дисков катаклизмических переменных и в то время как соотношение характерное для сверхмягких двойных CBSS равно 2.[17] Сдвинутое рентгеновское излучение в сторону более мягких рентгеновских лучей позволяет предположить, что светимость не должна превышать ~2х1033эрг/с, что, в свою очередь, дает только ~4х1031эрг/с излучаемого белым карликом света, что примерно равно средней ожидаемый светимости термоядерной реакции. [17]

Магнитные катаклизмические переменныеПравить

Основная статья: Поляр

Рентгеновские лучи от магнитных катаклизмических переменных являются общими, так как аккреция обеспечивает непрерывную подачу коронального газа. [18]Анализ количества оьъектов в системе и периода орбиты показывает статистически значимый минимум с периодом от 2 до 3 часов, которые, вероятно, могут быть поняты в условиях воздействия магнитного торможения, когда звезда-компаньон становится полностью конвективной и обычное динамо (которое работает на базе конвективной оболочки) уже не позволяет магнитному ветру компаньона уносить угловой момент. [18] Вращение может быть причиной асимметричности выброса планетарных туманностей и исходящих от них звездных ветров[19] и магнитных полей. [20] Орбита и период вращения синхронизированы в сильно намагниченных белых карликах. [18]

При температурах в диапазоне от 11 000К до 15 000К, все белые карлики с самыми экстремальными магнитными полями слишком холодные, чтобы быть обнаружены как источники УФ/Рентгеновского излучения, например, Grw + 70°8247, LB 11146, SBS 1349 + 5434, PG 1031 +234 и GD 229. [21]

Большинство сильно намагниченных белых карликов, которые в настоящее время считаются одиночными объектами на самом деле, скорее всего, двойные системы G 23-46 (7.4 МГ) и LB 1116 (670МГ), как пример. [22]

RE J0317-853 является самым горячим магнитным белым карликом с температурой 49 250К, с исключительно интенсивным магнитным полем ~ 340 МГ и периодом вращения 725,4 с. [22] Он был обнаружен с помощью спутника ROSAT в диапазоне от 0,1 и 0,4 кэВ. [23] RE J0317-853 был связан со звездой в 16 угловых секундах от LB 9802 (также горячим голубым белым карликом), но всё-таки физически они не ассоциированы. [22] Отцентрированное магнитное поле не в состоянии объяснить наблюдения, а вот смещенное от центра диполя магнитное поле 664 МГ на южном полюсе и 197 МГ на северном полюсе вполне позволяют. [22]

До недавнего времени (1995 год) только PG 1658 + 441 обладает эффективной температурой>30 000К.[22] Его напряженность магнитного поля составляет всего 3МГ. [22]

Согласно наблюдениям широкоугольной камерой (WFC) обсерватории ROSAT источник RE J0616-649 имеет напряженность магнитного поля ~ 20МГ. [24]

PG 1031 + 234 имеет поверхностное магнитное поле, которое находится в диапазоне от ~200МГ до ~1000МГ, и вращается с периодом 3ч24м. [25]

Магнитные поля в катаклизмических переменных находятся в узком диапазоне, с максимумом 7080МГ для RX J1938.4-4623.[26]

Ни одна из одиночных магнитных звезд не зарегистрирована в качестве источника рентгеновского излучения, хотя эти поля непосредственно поддерживают короны в звездах главной последовательности. [18]

Звезды типа PG 1159Править

Звезды типа PG 1159 представляют собой группу очень горячих, часто пульсирующих белых карликов, в атмосферах которых доминирует углерод и кислород. [18] Звезды типа PG 1159 достигают светимости~1038эрг/с, и образуют отдельный класс звезд. [27] RX J0122.9-7521 была идентифицирована как галактика типа PG 1159. [28][29]

Новая звездаПравить

Основная статья: Новая звезда
 
Аккреция на белый карлик в тесной двойной системе (в представлении художника)

Три сверхмягких источника рентгеновского излучения с болометрической светимостью~1038эрг/с, являются Новыми: GQ Мухи (Черная дыра, Млечный Путь), V1974 Лебедя (Белый карлик, Млечный Путь), и Новая LMC 1995 (Белый карлик, Большое Магелланово Облако) [7] По состоянию на 1999 год орбитальный период новой LMC 1995, не был известен.

U Скорпиона, повторная новая замеченная спутником ROSAT в 1999, является белым карликом (74-76 эВ), с болометрической светимостью~(8-60)х1036эрг/с и орбитальным периодом 1.2306 д. [7]

Планетарная туманностьПравить

Основная статья: Планетарная туманность

В ММО, 1E 0056.8-7154 является белым карликом с болометрической светимостью 2х1037эрг/с, который имеет планетарную туманность, связанную с ним. [7]

Сверхмягкие активные ядра галактикПравить

Сверхмягкие активные ядра галактик достигают светимости 1045эрг/с.[7]

Супервспышки сверхмягкого рентгеновского излученияПравить

Супервспышки сверхмягкого рентгеновского излучения были интерпретированы как приливная нестабильность. [30]

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. В.Ф. Сулейманов. 4. Краткие характеристики источников рентгеновского излучения. (рус.) // Рентгеновская Астрономия : журнал. — 1998. — № Методическое пособие к Специальному практикуму по астрофизике.
  2. Supersoft X-Ray Sources. Архивировано 7 июня 2008 года.
  3. 1 2 3 4 White NE; Giommi P; Heise J; Angelini L; Fantasia S. RX J0045.4+4154: A Recurrent Supersoft X-ray Transient in M31 (англ.) // Ap J Lett. : journal. — 1995. — Vol. 445. — P. L125. — DOI:10.1086/187905. — Bibcode1995ApJ...445L.125W. Архивировано 3 июля 2009 года. Архивная копия от 3 июля 2009 на Wayback Machine
  4. 1 2 3 4 5 Kahabka P. Supersoft X-ray sources (неопр.) // Adv Space Res.. — 2006. — December (т. 38, № 12). — С. 2836—2839. — DOI:10.1016/j.asr.2005.10.058. — Bibcode2006AdSpR..38.2836K. (недоступная ссылка)
  5. Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Proceedings of the Workshop on Supersoft X-ray Sources.
  6. Catalog of Supersoft X-ray Sources. Архивировано 28 ноября 2007 года.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Greiner J. Catalog of supersoft X-ray sources (англ.) // New Astron. (англ.) : journal. — 2000. — Vol. 5, no. 3. — P. 137—141. — DOI:10.1016/S1384-1076(00)00018-X. — Bibcode2000NewA....5..137G. — arXiv:astro-ph/0005238.
  8. 1 2 3 Kahabka P; van den Heuvel EPJ. Luminous Supersoft X-Ray Sources (англ.) // Annu. Rev. Astron. Astrophys. (англ.) : journal. — 1997. — Vol. 35, no. 1. — P. 69—100. — DOI:10.1146/annurev.astro.35.1.69. — Bibcode1997ARA&A..35...69K.
  9. 1 2 Schmidtke PC; Cowley A. P. SYNOPTIC OBSERVATIONS OF THE SUPERSOFT BINARY MR VELORUM (RX J0925.7-4758): DETERMINATION OF THE ORBITAL PERIOD (нем.) // Astron. J. : magazin. — 2001. — September (Bd. 122, Nr. 3). — S. 1569—1571. — DOI:10.1086/322155. — Bibcode2001AJ....122.1569S.
  10. David Darling site symbiotic star description.
  11. Fleming TA; Werner K; Barstow M. A. Detection of the First Coronal X-Ray Source about a White Dwarf (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1993. — October (vol. 416). — P. L79. — DOI:10.1086/187075. — Bibcode1993ApJ...416L..79F.
  12. Werner. Spectral analysis of the hottest known helium-rich white dwarf: KPD 0005+5106 (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1994. — Vol. 284. — P. 907. — Bibcode1994A&A...284..907W.
  13. 1 2 Kato T; Ishioka R; Uemura M. Photometric Study of KR Aurigae during the High State in 2001 (англ.) // Publ Astron Soc Japan : journal. — 2002. — December (vol. 54, no. 6). — P. 1033—1039. — DOI:10.1093/pasj/54.6.1033. — Bibcode2002PASJ...54.1033K. — arXiv:astro-ph/0209351.
  14. Introduction to Cataclysmic Variables (CVs).
  15. Osaki, Yoji. Dwarf-Nova Outbursts (англ.) // PASP (англ.) : journal. — 1996. — Vol. 108. — P. 39. — DOI:10.1086/133689. — Bibcode1996PASP..108...39O.
  16. Warner B. Cataclysmic Variable Stars. — Cambridge : Cambridge University Press, 1995.
  17. 1 2 3 4 5 Patterson J; Thorstensen JR; Fried R; Skillman DR; Cook LM; Jensen L. Superhumps in Cataclysmic Binaries. XX. V751 Cygni (неопр.) // Publ Astron Soc Pacific (PASP). — 2001. — January (т. 113, № 779). — С. 72—81. — DOI:10.1086/317973. — Bibcode2001PASP..113...72P.
  18. 1 2 3 4 5 Trimble V. White dwarfs in the 1990's (англ.) // Bull Astron Soc India (англ.) : journal. — 1999. — Vol. 27. — P. 549—566. — Bibcode1999BASI...27..549T.
  19. Spruit H. C. Origin of the rotation rates of single white dwarfs (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1998. — Vol. 333. — P. 603. — Bibcode1998A&A...333..603S. — arXiv:astro-ph/9802141.
  20. Schmidt GD; Grauer A. D. Upper Limits for Magnetic Fields on Pulsating White Dwarfs (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1997. — Vol. 488, no. 2. — P. 827. — DOI:10.1086/304746. — Bibcode1997ApJ...488..827S.
  21. Schmidt GD; Smith P. S. A Search for Magnetic Fields among DA White Dwarfs (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1995. — Vol. 448. — P. 305. — DOI:10.1086/175962. — Bibcode1995ApJ...448..305S.
  22. 1 2 3 4 5 6 Barstow MA; Jordan S; O'Donoghue D; Burleigh MR; Napiwotzki R; Harrop-Allin M. K. RE J0317-853: the hottest known highly magnetic DA white dwarf (англ.) // MNRAS : journal. — 1995. — Vol. 277, no. 3. — P. 931—985. — DOI:10.1093/mnras/277.3.971. — Bibcode1995MNRAS.277..971B.
  23. Fleming T. A. {{{заглавие}}} (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1995.
  24. Barstow, M. A.; Jordan, S.; O'Donoghue, D.; Burleigh, M. R.; Napiwotzki, R.; Harrop-Allin, M. K. RE J0317-853: the hottest known highly magnetic DA white dwarf (англ.) // MNRAS : journal. — 1995. — December (vol. 277, no. 3). — P. 971—985. — DOI:10.1093/mnras/277.3.971. — Bibcode1995MNRAS.277..971B.
  25. Latter WB; Schmidt GD; Green R. F. The rotationally modulated Zeeman spectrum at nearly 10 to the 9th Gauss of the white dwarf PG 1031 + 234 (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1987. — Vol. 320. — P. 308. — DOI:10.1086/165543. — Bibcode1987ApJ...320..308L.
  26. Schwope A. D. et al. Two-pole accretion in the high-field polar RXJ 1938.6-4612 (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1995. — Vol. 293. — P. 764. — Bibcode1995A&A...293..764S.
  27. Dreizler S; Werner K; Heber U. White Dwarfs (неопр.) // Lect Notes Phys. / Kӧster D; Werner K.. — Berlin: Springer, 1995. — Т. 443. — С. 160. — DOI:10.1007/3-540-59157-5_199.
  28. Cowley AP; Schmidtke PC; Hutchings JB; Crampton D. X-Ray Discovery of a Hot PG1159 Star, RX J0122.9-7521 (англ.) // PASP (англ.) : journal. — 1995. — Vol. 107. — P. 927. — DOI:10.1086/133640. — Bibcode1995PASP..107..927C.
  29. Werner K; Wolff B; Cowley AP; Schmidtke PC; Hutchings JB; Crampton D. Supersoft X-ray Sources (неопр.) // Lect Notes Phys. / Greiner. — Berlin: Springer, 1996. — Т. 472. — С. 131.
  30. Komossa S; Greiner J. Discovery of a giant and luminous X-ray outburst from the optically inactive galaxy pair RX J1242.6-1119 (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1999. — Vol. 349. — P. L45. — Bibcode1999A&A...349L..45K. — arXiv:astro-ph/9908216.