Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I. ДОЛГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ ПЕРЖЕВНОСТЬ РЕНТГЕНОВСКИХ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ. ПОСТРОЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КРИВЫХ
БЛЕСКА 9
I. Методика построения сводных кривых блеска для определения характеристик массивных
рентгеновских двойных систем 9
2. Система HDI539I9 = 4UI700-37 (V884 Sco) ІЗ 3. Система HD 77581 = 41/0900-40 (VeaX-I) . 41 4. Система V 779Сел = 4І/Ш9-60 (Сел Х-3) . 60 5. Система SK-'їбО = 4U 0115-73 (SMCX-I) . . 74
6. Система LMC Х-3 90
ГЛАВА П. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ КРИВЫХ БЛЕСКА. РЕНТГЕ
НОВСКИХ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ 98
I. Модель "Обобщенная полость плюс релятивистский объект с аккреционным диском" на
эллиптической орбите 98
2. Модельные расчеты. Сравнение с круговой
орбитой ..... .... 114
ГЛАВА Ш. ПАРАМЕТРЫ РЕНТГЕНОВСКИХ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ, ПОЛУЧЕРНЫЕ ИЗ РЕШЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КРИВЫХ БЛЕСКА . . 135 I. Система LMC Х-3 - новый кандидат в черные
дыры 138
2. Система HD I539I9 = 41/1700-37 150
3. Система V 779 Секі = 41ГІІІ9-60 ( Сел 1-3)..157 4. Система SHI60 = 41/0115-73 ( SMCX-I) . . 172 5. Система HD 77581 = 4V0900-40 (УєЄо. Х-І). . 187
Стр.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 206
ЛИТЕРАТУРА 213
ПРИЛОЖЕНИЯ 235
Введение к работе
Ракетные, а позднее и спутниковые исследования неба в рентгеновском диапазоне привели к обнаружению целого ряда новых типов объектов, неизвестных ранее. Это способствовало существенному пополнению и развитию существовавшей теории эволюции звезд. В настоящее время известно около тысячи рентгеновских источников - активных галактик, остатков сверхновых, массивных и маломассивных рентгеновских двойных систем. В нашей Галактике около 100 "ярких" рентгеновских объектов, поток от которых в диапазоне 1-Ю кэВ превышает 10~10 эрг/см2с. Около 20 из них отождествлены с двойными системами, состоящими из оптической невырожденной звезды и скол-лапсировавшей звезды - черной дыры или нейтронной звезды. Несколько ярких рентгеновских источников той же природы обнаружено в спутниках Галактики - Большом ( LMC ) и Малом (5М С ) Магеллановых Облаках.
Значительная часть информации о природе рентгеновских двойных звезд за последние несколько лет была получена из исследования характеристик пульсаров в массивных рентгеновских двойных системах. Обнаруженные закономерности помогают понять природу рентгеновских объектов в маломассивных системах, а также тех объектов, двойная природа которых пока не очевидна. Статистические исследования показывают, что до 10% звезд в нашей Галактике являются двойными или кратными. Поэтому построение эволюционного сценария тесных двойных систем имеет принципиально важное значение для современной астрофизики, позволяя существенно прояснить и развить схему эволюции одиночных звезд [131,192,19] . Актуальность изучения характеристик массивных рентгеновских двойных систем заключается также и в том, что знание точных значений масс сколлапсиро-
вавших объектов - нейтронных звезд и черных дыр - позволят лучше понять их природу, выбрать из различных моделей состояний ядерного вещества в сверхплотных объектах ту, которая наиболее реально описывает наблюдения.
Рентгеновское излучение в двойных системах появляется на определенной стадии развития обеих компонент и связано с процессом аккреции вещества невырожденной звезды - гиганта или сверхгиганта - на ее компактный спутник. В маломассивных двойных системах, где оптическая компонента полностью заполняет свою полость Роша и истекает в тепловой шкале на соседнюю звезду через точку Лагранжа, аккреция носит дисковый характер. В отличие от них в массивных рентгеновских двойных системах при заполнении невырожденной компонентой своей полости Роша, темп истечения через точку Лагранжа составит М л> КГ3 Mq/год, что почти в I05 раз превышает эдщшгто-новский предел для нейтронной звезды солнечной массы. Поэтому поток аккрецирующего вещества в массивных двойных системах связывают не с заполнением оптической звездой своей критической полости, а с интенсивным звездным ветром, малая часть которого (^ 2-КГ4) аккрецирует на компактный объект. Однако это положение теории эволюции тесных двойных систем противоречит наблюдаемой амплитуде оптической переменности этих систем, для описания которой требуется допустить наличие полного заполнения или даже переполнения видимой компонентой своей полости Роша. Другой сложностью в исследовании параметров компонент массивных рентгеновских двойных систем является искажение их кривых блеска и лучевых скоростей эффектами близости компонент - селективным поглощением в анизотропном звездном ветре, прогревом оптической звезды рентгеновским излучением ее компактного спутника, а также присутствием в системах газовых потоков. Целью работы является изучение влияния этих эффектов на
оптические кривые блеска массивных рентгеновских двойных звезд и на длительность затмения рентгеновского источника, построение кривых блеска, очищенных от подобных искажений, а также анализ средних и "ректифицированных" кривых блеска для уточнения структуры и физических параметров исследуемых систем.
Для исследования были выбраны 5 массивных рентгеновских двойных звезд, для которых опубликованы продолжительные ряды наблюдений в оптическом и рентгеновском диапазонах. В четырех из них -4UI700-37=HD I539I9 (V884Sco ), 4U 0900-40 = HD 77581 (Ve6a X-I), 4UIII9-60 =V779 Сем (Сєіг Х-3) и 4U0115-63 = SK 160 (SMC X-I) - рентгеновским источником является нейтронная звезда, в пятой системе - LMC Х-3 - невидимая компонента, по-видимому, представляет собой черную дыру. Это второй кандидат в черные дыры после системы Жебедь X-I.
В первой главе анализируется наблюдательная информация об этих системах, строятся их сводные фотометрические кривые блеска и изучается изменение их формы со временем. Показано, что на форму кривых блеска оказывает квазипериодическое влияние присутствия в этих системах газовых потоков и/или нестационарного аккреционного диска вокруг компактного объекта. Учет влияния газовых потоков на форму кривых блеска HD I539I9 и HD 77581 позволил получить их так называемые "ректифицированные" кривые блеска, практически свободные от эффектов затмений газовыми потоками. Для двух других систем - 5МС X-I и Cea Х-3 показано, что разброс точек на сводных кривых блеска связан с наличием двух состояний - с большой и меньшей амплитудами оптической переменности, отражающих изменение физических условий в этих системах.
Во второй главе дан обзор основных результатов интерпретации кривых блеска рентгеновских двойных систем, описаны алгоритмы по-
строения теоретической кривой блеска тесной двойной системы с эксцентричной орбитой и вычисления длительности рентгеновского затмения точечного источника, движущегося по орбите с малым эксцентриситетом.
Б третьей главе приведены результаты решения обратной задачи определения параметров указанных выше рентгеновских двойных систем из анализа кшс средних, так и "ректифицированных" кривых блеска, а также кривых блеска, соответствующих разным физическим условиям в системе.
На зашиту выносятся следующие результаты. I. Алгоритмы расчета теоретических кривых блеска тесных двойных систем с эксцентричными орбитами и длительностей затмений точечного источника, движущегося по орбите с малым эксцентриситетом. Исследование изменения формы кривых блеска и длительностей рентгеновских затмений в системах в эксцентричными орбитами при изменении некоторых параметров системы: отношения масс компонент, наклонности орбиты, степени заполнения оптической звездой своей критической полости в периастре орбиты, радиуса и светимости аккреционного диска вокруг компактного объекта, степени изотропии рентгеновского потока от нейтронной звезды . и т.п., а также от эксцентриситета орбиты и ее ориентации в пространстве.
2. Результаты модельных расчетов длительностей затмений точечного источника в системах с эксцентричными орбитами в широком диапазоне возможных параметров массивных рентгеновских двойных систем.
3.Исследование изменения формы кривых блеска у четырех рентгеновских массивных двойных систем со временем, обнаружение квазирегулярной переменности в этих изменениях, кривые блеска, соответствующих разным физическим условиям в исследуемых системах.
4. Параметры массивных рентгеновских двойных систем 41/1700 -37 = НЪ I539I9, 41Г 0900-40 = НП 77581 (Veta X-I), 4Ї/ІП9-60 = V779Cen ( Сегг Х-3), 4170115-73 = SW 160 ( SMC X-I) и вероятного кандидата в черные дыры, источника LMC х-3, полученные из интерпретации их оптических кривых блеска с учетом всей доступной в настоящее время наблюдательной информации об этих системах.
Научно-практическая ценность полученных результатов заключается в исследовании причин и объяснении значительной дисперсии точек на оптических кривых блеска массивных рентгеновских двойных систем, значительно .превышающей ошибки наблюдений, а также в построении моделей рентгеновских двойных систем, согласующихся со всеми доступными наблюдательншли данными об этих системах. Совокупность полученных результатов тлеет значение для понимания физических процессов в массивных двойных системах на стадии близкой ко вторичному обмену масс.
