Введение к работе
Актуальность темы. Тесная двойная система SS 433 (V 1343 Aql) -предмет пристального внимания астрономов с 1978 года [1, 2]. Обнаруженный Стефенсоном и Сандуликом (1977) [3] звездообразный объект с сильными эмиссионными линиями расположен в центре радиотуманности W 50, оказался источником переменного радио, рентгеновского, оптического и инфракрасного излучения.
К настоящему времени накоплен многочисленный наблюдательный материал по этому объекту, но несмотря на это существует известное расхождение взглядов не только на подробные детали в рамках избранной модели, но и на саму природу объекта.
Наиболее популярная модель, основанная, главным образом, на оптических наблюдениях, - затменная двойная система, состоящая из массивной ОВ-звезды и компактного объекта, окружённого аккреционным диском (ось вращения которого наклонена к плоскости орбиты). Более массив-! нал компонента заполняет полость Роша и через окрестности внутренней точки Лагранжа вещество этой звезды перетекает на менее массивную компактную звезду. Перпендикулярно экваториальной плоскости аккреционного диска из его центральных частей в двух противоположных направлениях вырываются со скоростью ~ 80 000 км/сек две узконаправленные струи вещества (джеты), отслеживающие прецессию диска с периодом 164 дня [4]. Наблюдаемые характеристики этого объекта существенно обусловлены сверхкритической дисковой аккрецией на компактный объект. Качественная картина этого процесса предложена Шакурой и Сгоняевым (1973) [5]. Практически всё вещество, поступающее на компактный объект, покидает его с темпом ~ Ю^Мф/год и со скоростью, близкой к параболической, 1000 -г 3000 км/сек под действием давления излучения.
Оценка параметров двойной системы из оптических наблюдений проблематична из-за сложности модели и отсутствия в оптическом спектре линий принадлежащих нормальной звезде. Поэтому разумно обратиться к независимой оценке параметров SS 433 из данных по рентгеновским наблюдениям.
Появление рентгеновских спутников, таких, как EXOSAT, TENMA,
GINGA и ASCA [7] с высокой разрешающей способностью позволило выделить в спектре SS 433 отдельные линии и прописать профили рентгеновских затмений. Правильная интерпретация данных рентгеновских наблюдений, невозможная без детального теоретического анализа геометрической модели и механизмов излучения в рентгеновских линиях, должна дать много ценной информации о природе SS 433.
Использование различных подходов в интерпретации кривых блеска дает возможность определить физические характеристики компонент двойной системы, что особенно важно для построения непротиворечивой модели, объясняющей результаты наблюдений, выполненных как в оптическом, так и в рентгеновском диапазонах.
Цель работы заключалась в следующем:
1. Разработать алгоритмы и составить программы синтеза теоретиче
ских кривых блеска тесных двойных систем (ТДС) в жестком рентгенов
ском диапазоне спектра в двух различных моделях: в модели с прецесси-
рующим толстым диском и в модели столкновения звёздных ветров ком
понент. Во второй модели требовалось учесть излучение протяжённого
рентгеновского источника, обусловленного взаимодействием ветров ком
понент. '
2. Применить разработанную методику к анализу рентгеновских кривых блеска SS 433. Используя результаты анализа кривых блеска и всю имеющуюся информацию об этой пекулярной системе, определить абсолютные характеристики компонент.
Научная новизна работы.
Предложена новая модель рентгеновского излучения SS 433, учитывающая относительно низкую светимость в рентгеновском диапазоне спектра по сравнению с другими тесными двойными системами. Источником энергии для рентгеновского излучения SS 433 является кинетическая энергия газа, истекающего из аккреционного диска в виде звёздного ветра и плотных облаков релятивистского джета. В качестве механизма переработки энергии направленного движения в рентгеновское излучение выступает высвечивание газа позади фронта ударной волны. При этом основная доля излучения должна приходиться на более жёсткую часть спектра.
Впервые проведен расчёт теоретической кривой блеска в жёсткой части (5 4- 30 кэВ) рентгеновского диапазона спектра с учётом излучения всей
области взаимодействия ветров и с одновременным учётом охлаждения газа за фронтом ударной волны путём тормозного излучения, обратного эффекта Комптона и в линиях наиболее распространённых химических элементов.
Впервые выполнена интерпретация кривых блеска SS 433 в нескольких окнах рентгеновского спектра в рамках модели сталкивающихся ветров. Получены ограничения на значение отношения масс в системе и оценки физических параметров компонент в рамках данной модели.
Впервые выполнен расчёт излучения в резонансных линиях железа Fe XXV и Fe XXVI, как в "стационарных", так и в "подвижных", в спектре SS 433 в модели столкновения звёздных ветров.
Представления об обжатии плотных облаков релятивистского джета горячим разреженным газом аккреционного диска впервые применены автором для объяснения излучения релятивистского джета в "подвижных" эмиссионных линиях рентгеновского спектра SS 433.
Научно-практическая ценность работы
Научно-практическая ценность работы заключается в следующем. Разработанные алгоритмы синтеза теоретических кривых блеска тесных двойных систем в рентгеновском диапазоне в рамках модели столкновения ветров позволяют решать кривые блеска и определять характеристики компонент систем, в которых имеет место сильное истечение вещества в виде звёздного ветра со скоростями выше 1000 км/сек. Он может найти самое широкое применение при интерпретации наблюдений систем с компонентами типа ОВ и Вольфа-Райе при произвольном соотношении мощностей истечения ветров.
Полученные физические характеристики тесной двойной системы SS 433 представляют интерес для построения и проверки теорий эволюции двойных систем.
Апробация. Основные результаты диссертации докладывались на 23-м симпозиуме Европейского космического агентства по рентгеновской астрономии (Болонья, 1989), на Европейской региональной конференции МАС в Швейцарии (1990), на конференции "Астрофизика сегодня" (Нижний Новгород, 1991), на научной конференции МГУ "Ломоносовские чтения" в 1991 году, на совещании рабочей группы по диагностике линий железа в спектрах рентгеновских источников (Варенна, 1991), на совещании 6* международной рабочей группы астрономической обсерватории в
Каподимонте (Капри, 1993), на 17" Техасском симпозиуме по релятивне ской астрофизике (Мюнхен, 1994), на 11" международном коллоквиуме і ультрафиолетовой и рентгеновской спектроскопии астрофизической и л бораторной плазмы (Нагойя, 1995), на научных семинарах ГАИШ МП Сделан отчет по гранту, предоставленному Американским Астрономии ским обществом, за работу по теме: "Рентгеновское излучение SS 433 модели столкновения звездных ветров", а также по гранту межотраслевс научно-технической программы "Астрономия. Исследование Вселенно: состояния вещества в экстремальных условиях" по проекту "Моделир вание объекта SS 433".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех г; ав, заключения и списка литературы. Объем основного текста работы 176 страниц. Работа содержит 46 рисунков, 1 таблицу, 9 страниц лит ратуры из 104 наименований.
На защиту выносится:
-
Алгоритм расчета теоретических рентгеновских кривых блеска ТД в модели толстого прецессирующего диска и толстых нерелятивистсю джетов в его центральных частях.
-
Алгоритм расчета теоретических рентгеновских кривых блеска TJQ в модели ударной волны при столкновении звёздных ветров.
3. Получение аналитического решения для кривых блеска в рамк.
цилиндрически-симметричной задачи в модели столкновения звёздных в
тров.
-
Результаты решения рентгеновской кривой блеска системы SS 433 модели столкновения звёздных ветров, оценка параметров компонент.
-
Расчет спектра рентгеновского излучения SS 433 в модели столки вения звёздных ветров.