Сверхмягкий источник рентгеновского излучения
Светящийся источник сверхмягкого рентгеновского излучения (SSXS или SSS) — это астрономический источник, излучающий только низкоэнергетические (т. е. мягкие) рентгеновские лучи . Мягкие рентгеновские лучи имеют энергию в диапазоне от 0,09 до 2,5 кэВ , тогда как жесткие рентгеновские лучи находятся в диапазоне 1–20 кэВ. [ 1 ] SSS излучают мало фотонов или вообще не излучают их с энергией выше 1 кэВ, и большинство из них имеют эффективную температуру ниже 100 эВ. Это означает, что излучаемое ими излучение сильно ионизируется и легко поглощается межзвездной средой. Большинство SSS в нашей галактике скрыты межзвездным поглощением в галактическом диске. [ 2 ] Они легко заметны во внешних галактиках: около 10 из них обнаружены в Магеллановых облаках и по крайней мере 15 — в M31. [ 2 ]
По состоянию на начало 2005 года было зарегистрировано более 100 SSS примерно в 20 внешних галактиках: Большом Магеллановом Облаке (LMC), Малом Магеллановом Облаке (SMC) и Млечном Пути (MW). [ 3 ] Те, у кого светимость ниже ~ 3 x 10. 38 эрг /с соответствуют устойчивому ядерному горению в аккрецирующих белых карликах (WD) или постновых. [ 3 ] Имеется несколько SSS со светимостью ≥10. 39 очень/с. [ 3 ]
Считается, что сверхмягкие рентгеновские лучи производятся в результате устойчивого ядерного синтеза на поверхности белого карлика материала, извлеченного из бинарного компаньона . [ 4 ] так называемый близко-бинарный сверхмягкий источник (CBSS). [ 5 ] Для этого требуется поток материала, достаточно высокий для поддержания плавления. Сравните это с новой , где меньший поток приводит к тому, что материал плавится лишь спорадически. Источники сверхмягкого рентгеновского излучения могут превратиться в сверхновую типа Ia , когда внезапный синтез материала уничтожает белого карлика и нейтронные звезды посредством коллапса. [ 6 ]
Источники сверхмягкого рентгеновского излучения были впервые обнаружены обсерваторией Эйнштейна . Дальнейшие открытия были сделаны ROSAT . [ 7 ] Многие различные классы объектов излучают сверхмягкое рентгеновское излучение (преимущественно излучение ниже 0,5 кэВ). [ 5 ]
Светящиеся сверхмягкие источники рентгеновского излучения
[ редактировать ]Светящиеся источники сверхмягкого рентгеновского излучения имеют характерную температуру черного тела в несколько десятков эВ (~ 20–100 эВ). [ 3 ] и болометрическая светимость ~10 38 эрг/с (ниже ~ 3 х 10 38 эрг/с). [ 2 ] [ 3 ]
По-видимому, светящиеся SSXS могут иметь эквивалентную температуру абсолютно черного тела всего ~15 эВ и светимость в диапазоне от 10 эВ. 36 до 10 38 очень/с. [ 8 ] Число светящихся SSS в дисках обычных спиральных галактик, таких как MW и M31, оценивается порядка 10 3 . [ 8 ]
Млечный Путь
[ редактировать ]SSXS теперь обнаружены в нашей галактике и в шаровом скоплении M3. [ 2 ] MR Velorum (RX J0925.7-4758) — одна из редких сверхмягких двойных систем в сверхмягком рентгеновском диапазоне. [ 5 ] «Источник сильно покраснел из-за межзвездного материала, что затрудняет наблюдение в синем и ультрафиолетовом диапазоне». [ 9 ] Определенный для MR Velorum период ~4.03 сут существенно больше, чем у других сверхмягких систем, который обычно составляет менее суток. [ 9 ]
Близко-двоичный сверхмягкий источник (CBSS)
[ редактировать ]Модель CBSS предполагает устойчивое ядерное горение на поверхности аккрецирующего белого карлика (WD) в качестве генератора огромного потока сверхмягкого рентгеновского излучения. [ 5 ] По состоянию на 1999 год восемь SSXS имели орбитальный период от ~ 4 часов до 1,35 дня: RX J0019.8 + 2156 (MW), RX J0439.8-6809 (гало MW возле LMC), RX J0513.9-6951 (LMC), RX J0527.8-6954 (LMC), RX J0537.7-7034 (LMC), CAL 83 (LMC), CAL 87 LMC) и 1E 0035.4-7230 (SMC). [ 5 ]
Симбиотический бинарный файл
[ редактировать ]Симбиотическая двойная звезда — это переменная двойная звездная система, в которой красный гигант расширил свою внешнюю оболочку и быстро теряет массу , а другая горячая звезда (часто белый карлик ) ионизирует газ. [ 10 ] По состоянию на 1999 год три симбиотических двойных системы представляют собой SSXS: AG Dra (BB, MW), RR Tel (WD, MW) и RX J0048.4-7332 (WD, SMC). [ 5 ]
Невзаимодействующие белые карлики
[ редактировать ]Самый молодой и самый горячий WD, KPD 0005+5106 , имеет температуру очень близкую к 100 000 К, тип DO и является первым одиночным WD, зарегистрированным как источник рентгеновского излучения с помощью ROSAT. [ 11 ] [ 12 ]
Катаклизмические переменные
[ редактировать ]«Катаклизмические переменные (CV) представляют собой тесные двойные системы, состоящие из белого карлика и вторичного красного карлика, переносящие вещество через переполнение полости Роша». [ 13 ] Было замечено, что катаклизмические переменные, вызванные термоядерным синтезом и аккрецией, являются источниками рентгеновского излучения . [ 14 ] Аккреционный диск может быть склонен к нестабильности, приводящей к вспышкам карликовых новых : часть материала диска падает на белый карлик, катастрофические вспышки происходят, когда плотность и температура на дне накопленного слоя водорода поднимаются настолько высоко, что зажигается ядерный синтез. реакции, которые быстро сжигают слой водорода до гелия.
По-видимому, единственной немагнитной катаклизмической переменной SSXS является V Sagittae : болометрическая светимость (1–10) x 10. 37 , двойная система, включающая аккретор черного тела (BB) с T <80 эВ и орбитальным периодом 0,514195 дней. [ 5 ]
Аккреционный диск может стать термически стабильным в системах с высокими скоростями массообмена (Ṁ). [ 13 ] Такие системы называются новыми звездами (НЛ), поскольку в них отсутствуют вспышки, характерные для карликовых новых. [ 15 ]
VY Scl cataclysmic variables
[ редактировать ]Среди звезд NL есть небольшая группа, у которой наблюдается временное уменьшение или прекращение Ṁ на вторичном уровне. Это звезды типа VY Scl или антикарликовые новые. [ 16 ]
V751 Ред.
[ редактировать ]V751 Cyg (BB, MW) - это VY Scl CV, имеет болометрическую светимость 6,5 x 10. 36 очень/с, [ 5 ] и излучает мягкие рентгеновские лучи в состоянии покоя. [ 17 ] Открытие слабого источника мягкого рентгеновского излучения V751 Cyg как минимум представляет собой проблему, поскольку это необычно для CV, которые обычно демонстрируют слабое жесткое рентгеновское излучение в состоянии покоя. [ 17 ]
Высокая яркость (6,5 х 10 36 эрг/с) особенно трудно понять в контексте звезд VY Scl в целом, поскольку наблюдения показывают, что двойные системы в состоянии покоя становятся простыми парами красный карлик + белый карлик (диск в основном исчезает). [ 17 ] «Высокая светимость мягких рентгеновских лучей создает дополнительную проблему понимания того, почему спектр имеет лишь умеренное возбуждение». [ 17 ] Отношение He II λ4686/Hβ не превышало ~0,5 ни в одном из спектров, зарегистрированных до 2001 г., что характерно для аккреционных CV и не приближается к отношению 2, обычно наблюдаемому в сверхмягких двойных системах (CBSS). [ 17 ]
Сдвиг границы допустимых рентгеновских снимков в сторону более низкой светимости предполагает, что светимость не должна превышать ~ 2 x 10. 33 эрг/с, что дает всего ~4 х 10 31 эрг/с переработанного света в WD примерно равно ожидаемой ядерной светимости вторичного компонента. [ 17 ]
Магнитные катаклизмические переменные
[ редактировать ]Рентгеновские лучи от магнитных катаклизмических переменных являются обычным явлением, поскольку аккреция обеспечивает непрерывную поставку коронального газа. [ 18 ] График зависимости количества систем от периода орбиты показывает статистически значимый минимум для периодов от 2 до 3 часов, что, вероятно, можно объяснить с точки зрения эффектов магнитного торможения, когда звезда-компаньон становится полностью конвективной и обычное динамо (которое работает при основание конвективной оболочки) больше не может дать спутнику магнитный ветер, уносящий угловой момент. [ 18 ] В вращении обвиняют асимметричный выброс планетарных туманностей и ветров. [ 19 ] и поля на динамо-машинах на месте. [ 20 ] В сильно намагниченных ВД периоды орбиты и вращения синхронизированы. [ 18 ] Те, у кого нет обнаруживаемого поля, никогда не синхронизируются.
При температурах в диапазоне от 11 000 до 15 000 К все WD с наиболее экстремальными полями слишком холодны, чтобы их можно было обнаружить источниками EUV/рентгеновского излучения, например, Grw +70°8247, LB 11146, SBS 1349+5434, PG 1031. +234 и ГД 229. [ 21 ]
Большинство сильномагнитных WD кажутся изолированными объектами, хотя G 23–46 (7,4 МГ) и LB 1116 (670 МГ) находятся в неразрешенных двойных системах. [ 22 ]
RE J0317-853 - это самый горячий магнитный WD с температурой 49 250 К, с исключительно интенсивным магнитным полем ~ 340 МГс и предполагаемым периодом вращения 725,4 с. [ 22 ] ROSAT обнаружил RE J0317-853 в диапазоне 0,1–0,4 кэВ, но не в диапазоне более высоких энергий от 0,4 до 2,4 кэВ. [ нужна ссылка ] RE J0317-853 связан с голубой звездой в 16 угловых секундах от LB 9802 (также синяя WD), но не связан физически. [ 22 ] Поле центрированного диполя не способно воспроизвести наблюдения, а вот нецентральный диполь 664 МГс на южном полюсе и 197 МГс на северном полюсе может. [ 22 ]
До недавнего времени (1995 г.) только PG 1658+441 обладал эффективной температурой >30 000 К. [ 22 ] Напряженность его полярного поля составляет всего 3 МГс. [ 22 ]
( Источник RE J0616-649 широкоугольной камеры ROSAT WFC) имеет поле ~ 20 МГс. [ 23 ]
PG 1031+234 имеет поверхностное поле в диапазоне от ~200 МГ до почти 1000 МГ и вращается с периодом 3 МГс. час 24 м . [ 24 ]
Магнитные поля в CV ограничены узким диапазоном напряженности, максимум 7080 МГ для RX J1938.4-4623. [ 25 ]
По состоянию на 1999 год ни одна из одиночных магнитных звезд не рассматривалась как источник рентгеновского излучения, хотя поля имеют прямое отношение к поддержанию корон звезд главной последовательности. [ 18 ]
PG 1159 звезд
[ редактировать ]Звезды PG 1159 представляют собой группу очень горячих, часто пульсирующих WD, прототипом которых является PG 1159, в атмосфере которых преобладают углерод и кислород. [ 18 ]
Звезды PG 1159 достигают светимости ~10. 38 эрг/с, но образуют довольно отдельный класс. [ 26 ] RX J0122.9-7521 был идентифицирован как галактическая звезда PG 1159. [ 27 ] [ 28 ]
Новый
[ редактировать ]Есть три SSXS с болометрической светимостью ~10. 38 эрг/с, которые являются новыми: GQ Mus (BB, MW), V1974 Cyg (WD, MW) и Nova LMC 1995 (WD). [ 5 ] По-видимому, по состоянию на 1999 г. орбитальный период Новой LMC 1995 г. в случае двойной системы не был известен.
U Sco, повторяющаяся новая звезда по состоянию на 1999 г., не наблюдаемая ROSAT , представляет собой WD (74–76 эВ), L bol ~ (8–60) x 10. 36 эрг/с, с орбитальным периодом 1,2306 сут. [ 5 ]
Планетарная туманность
[ редактировать ]В SMC 1E 0056.8-7154 представляет собой WD с болометрической светимостью 2 x 10. 37 с ней связана планетарная туманность. [ 5 ]
Сверхмягкие активные ядра галактик
[ редактировать ]Сверхмягкие активные ядра галактик достигают светимости до 10 45 очень/с. [ 5 ]
Всплески большой амплитуды
[ редактировать ]Всплески сверхмягкого рентгеновского излучения большой амплитуды были интерпретированы как приливные разрушения . [ 29 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Источники сверхмягкого рентгеновского излучения» . Архивировано из оригинала 7 июня 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с д Белый НЭ; Джомми П; Хейзе Дж; Анджелини Л; и др. (1995). «RX J0045.4+4154: повторяющийся сверхмягкий рентгеновский переходный процесс в M31» . Астрофизический журнал . 445 : Л125. Бибкод : 1995ApJ...445L.125W . дои : 10.1086/187905 . Архивировано из оригинала 3 июля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Кахабка П. (декабрь 2006 г.). «Источники сверхмягкого рентгеновского излучения». Достижения в космических исследованиях . 38 (12): 2836–9. Бибкод : 2006AdSpR..38.2836K . дои : 10.1016/j.asr.2005.10.058 .
- ^ Институт внеземной физики Макса Планка. «Источники сверхмягкого рентгеновского излучения – обнаружены с помощью ROSAT» .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Грейнер Дж (2000). «Каталог источников сверхмягкого рентгеновского излучения» . Новая астрономия . 5 (3): 137–41. arXiv : astro-ph/0005238 . Бибкод : 2000NewA....5..137G . дои : 10.1016/S1384-1076(00)00018-X . S2CID 52241439 .
- ^ Институт внеземной физики Макса Планка. «Материалы семинара по сверхмягким источникам рентгеновского излучения» .
- ^ «Каталог сверхмягких источников рентгеновского излучения» . Архивировано из оригинала 28 ноября 2007 г.
- ^ Jump up to: а б Кахабка П; ван ден Хеувел EPJ (1997). «Светящиеся сверхмягкие источники рентгеновского излучения» (PDF) . Ежегодный обзор астрономии и астрофизики . 35 (1): 69–100. Бибкод : 1997ARA&A..35...69K . дои : 10.1146/annurev.astro.35.1.69 . S2CID 70774203 .
- ^ Jump up to: а б Шмидке ПК; Коули AP (сентябрь 2001 г.). «Синоптические наблюдения сверхмягкой двойной MR Velorum (RX J0925.7-4758): определение орбитального периода» . Астрономический журнал . 122 (3): 1569–71. Бибкод : 2001AJ....122.1569S . дои : 10.1086/322155 .
- ^ «Описание симбиотической звезды сайта Дэвида Дарлинга» .
- ^ Флеминг Т.А.; Вернер К; Барстоу, Массачусетс (октябрь 1993 г.). «Обнаружение первого источника коронального рентгеновского излучения около белого карлика» . Астрофизический журнал . 416 : Л79. Бибкод : 1993ApJ...416L..79F . дои : 10.1086/187075 .
- ^ Вернер (1994). «Спектральный анализ самого горячего известного белого карлика, богатого гелием: KPD 0005 + 5106». Астрономия и астрофизика . 284 : 907. Бибкод : 1994A&A...284..907W .
- ^ Jump up to: а б Като Т; Ишиока Р; Уэмура М. (декабрь 2002 г.). в «Фотометрическое исследование КР Возничего во время Высокого государства Публикации Астрономического общества Японии 54 (6): 1033–9. arXiv : astro-ph/0209351 . Бибкод : 2002PASJ...54.1033K . дои : 10.1093/pasj/54.6.1033 .
- ^ «Введение в катаклизмические переменные (CV)» .
- ^ Осаки, Ёдзи (1996). «Вспышки карликовых новых звезд» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 108 : 39. Бибкод : 1996PASP..108...39O . дои : 10.1086/133689 .
- ^ Уорнер Б. (1995). Катаклизмические переменные звезды . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. Бибкод : 1995cvs..book.....W .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Паттерсон Дж; Торстенсен-младший; Фрид Р; Скиллман ДР; и др. (январь 2001 г.). «Сверхгорбы в катаклизмических двойных системах. XX. V751 Лебедя» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 113 (779): 72–81. Бибкод : 2001PASP..113...72P . дои : 10.1086/317973 .
- ^ Jump up to: а б с д и Тримбл V (1999). «Белые карлики в 1990-е годы». Бюллетень Астрономического общества Индии . 27 : 549–66. Бибкод : 1999BASI...27..549T .
- ^ Спрут ХК (1998). «Происхождение скорости вращения одиночных белых карликов». Астрономия и астрофизика . 333 : 603. arXiv : astro-ph/9802141 . Бибкод : 1998A&A...333..603S .
- ^ Шмидт Г.Д.; Грауэр А.Д. (1997). «Верхние пределы магнитных полей пульсирующих белых карликов» . Астрофизический журнал . 488 (2): 827–830. Бибкод : 1997ApJ...488..827S . дои : 10.1086/304746 .
- ^ Шмидт Г.Д.; Смит П.С. (1995). «Поиски магнитных полей среди белых карликов DA» . Астрофизический журнал . 448 : 305. Бибкод : 1995ApJ...448..305S . дои : 10.1086/175962 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Барстоу, Массачусетс; Джордан С; О'Донохью Д; Берли М.Р.; и др. (1995). «RE J0317-853: самый горячий из известных сильномагнитных белых карликов DA» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 277 (3): 931–85. Бибкод : 1995MNRAS.277..971B . дои : 10.1093/mnras/277.3.971 .
- ^ Барстоу, Массачусетс; Джордан, С.; О'Донохью, Д.; Берли, MR; и др. (декабрь 1995 г.). «RE J0317-853: самый горячий из известных сильномагнитных белых карликов DA» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 277 (3): 971–985. Бибкод : 1995MNRAS.277..971B . дои : 10.1093/mnras/277.3.971 .
- ^ Последний ВБ; Шмидт Г.Д.; Зеленый РФ (1987). «Вращательно-модулированный зеемановский спектр на частоте почти от 10 до 9 Гаусса белого карлика PG 1031 + 234». Астрофизический журнал . 320 : 308. Бибкод : 1987ApJ...320..308L . дои : 10.1086/165543 .
- ^ Швопе А.Д.; и др. (1995). «Двухполюсная аккреция в сильнопольном полярном RXJ 1938.6-4612». Астрономия и астрофизика . 293 : 764. Бибкод : 1995A&A...293..764S .
- ^ Дрейцлер С; Вернер К; Хибер У (1995). «Звезды PG 1159 и их эволюционная связь с белыми карликами DO». В Кестер Д; Вернер К. (ред.). Белые карлики . Конспект лекций по физике. Том. 443. Берлин: Шпрингер. стр. 160–170. дои : 10.1007/3-540-59157-5_199 . ISBN 978-3-540-59157-3 .
- ^ Коули А.П .; Шмидтке ПК; Хатчингс Дж.Б.; Крэмптон Д. (1995). «Рентгеновское открытие горячей звезды PG1159, RX J0122.9-7521» . Опубл. Астрон. Соц. Пак . 107 : 927. Бибкод : 1995PASP..107..927C . дои : 10.1086/133640 .
- ^ Вернер К; Вольф Б; Коули А.П .; Шмидке ПК; и др. (1996). «Анализ атмосферы модели сверхмягкого рентгеновского излучения RX J0122.9-7521 без LTE». В Грейнере (ред.). Сверхмягкие источники рентгеновского излучения . Конспект лекций по физике. Том. 472. стр. 131–138. дои : 10.1007/BFb0102256 . ISBN 978-3-540-61390-9 .
- ^ Комосса С; Грейнер Дж (1999). «Открытие гигантской яркой рентгеновской вспышки от оптически неактивной пары галактик RX J1242.6-1119». Астрон. Астрофизика . 349 : Л45. arXiv : astro-ph/9908216 . Бибкод : 1999A&A...349L..45K .