stringtranslate.com

Рентгеновская двойная система

Рентгеновская двойная система в представлении художника

Рентгеновские двойные системы — это класс двойных звезд , светящихся в рентгеновских лучах . Рентгеновские лучи производятся падением вещества от одного компонента, называемого донором (обычно относительно нормальной звезды ), на другой компонент, называемый аккретором , который является либо нейтронной звездой , либо черной дырой . Падающее вещество высвобождает гравитационную потенциальную энергию , составляющую до 30 процентов своей массы покоя, в виде рентгеновских лучей. (Водородный синтез высвобождает лишь около 0,7 процента массы покоя.) Время жизни и скорость массопереноса в рентгеновской двойной системе зависят от эволюционного статуса звезды-донора, соотношения масс между звездными компонентами и их орбитального разделения. [1]

По оценкам, из типичной рентгеновской двойной системы малой массы в секунду вылетает 10 41 позитрон . [2] [3]

Классификация

Микроквазар СС-433. [4]

Рентгеновские двойные системы подразделяются на несколько (иногда перекрывающихся) подклассов, которые, возможно, лучше отражают основную физику. Обратите внимание, что классификация по массе (высокая, средняя, ​​низкая) относится к оптически видимому донору, а не к компактному аккретору, излучающему рентгеновские лучи.

Маломассивная рентгеновская двойная система

Рентгеновская двойная система малой массы ( LMXB ) — это двойная звездная система, одним из компонентов которой является либо черная дыра , либо нейтронная звезда . [1] Другой компонент, донор, обычно заполняет полость Роша и, следовательно, передает массу компактной звезде. В системах LMXB донор менее массивен, чем компактный объект, и может быть на главной последовательности , вырожденным карликом ( белый карлик ) или развитой звездой ( красный гигант ). В Млечном Пути было обнаружено около двухсот LMXB , [11] и из них тринадцать LMXB были обнаружены в шаровых скоплениях . Рентгеновская обсерватория Чандра обнаружила LMXB во многих далеких галактиках. [12]

Типичная рентгеновская двойная система малой массы излучает почти все свое излучение в рентгеновских лучах и обычно менее одного процента в видимом свете, поэтому они являются одними из самых ярких объектов на рентгеновском небе, но относительно слабыми в видимом свете. . Видимая звездная величина обычно составляет от 15 до 20. Самая яркая часть системы — аккреционный диск вокруг компактного объекта. Орбитальные периоды LMXB варьируются от десяти минут до сотен дней.

Переменность LMXB чаще всего наблюдается в виде рентгеновских барстеров , но иногда ее можно увидеть и в виде рентгеновских пульсаров . Рентгеновские взрывы возникают в результате термоядерных взрывов , возникающих в результате аккреции водорода и гелия. [13]

Рентгеновская двойная система промежуточной массы

Рентгеновская двойная система промежуточной массы ( IMXB ) — это двойная звездная система, одним из компонентов которой является нейтронная звезда или черная дыра. Другой компонент — звезда промежуточной массы. [13] [14] Рентгеновская двойная система промежуточной массы является источником рентгеновских двойных систем малой массы.

Массивная рентгеновская двойная система

Рентгеновская двойная система большой массы ( HMXB ) — это двойная звездная система с сильным рентгеновским излучением, в которой нормальным звездным компонентом является массивная звезда : обычно звезда O или B, синий сверхгигант или, в некоторых случаях, звезда , красный сверхгигант или звезда Вольфа-Райе . Компактный компонент, излучающий рентгеновские лучи, представляет собой нейтронную звезду или черную дыру . [1] Часть звездного ветра массивной нормальной звезды улавливается компактным объектом и производит рентгеновские лучи , падая на компактный объект.

В рентгеновской двойной системе большой массы массивная звезда доминирует в излучении оптического света, а компактный объект является доминирующим источником рентгеновского излучения. Массивные звезды очень яркие и поэтому их легко обнаружить. Одной из самых известных рентгеновских двойных систем большой массы является Лебедь X-1 , который был первым обнаруженным кандидатом в черные дыры. Другие HMXB включают Vela X-1 (не путать с Vela X ) и 4U 1700-37 .

Переменность HMXB наблюдается в виде рентгеновских пульсаров , а не рентгеновских барстеров . Эти рентгеновские пульсары возникли в результате аккреции вещества, магнитно направленного к полюсам компактного компаньона. [13] Звездный ветер и переполнение полости Роша массивной нормальной звезды аккрецируются в таких больших количествах, что перенос очень нестабилен и создает кратковременный массоперенос.

Как только HMXB достигнет своего конца, если периодичность двойной системы будет меньше года, она может стать одним красным гигантом с нейтронным ядром или одной нейтронной звездой . При более длительной периодичности, год и более, HMXB может стать двойной нейтронной звездой, если ее не прервет сверхновая . [14]

Микроквазар

Микроквазар SS 433 в представлении художника .

Микроквазар (или радиоизлучающая рентгеновская двойная система) — меньший родственник квазара . Микроквазары названы в честь квазаров, поскольку у них есть некоторые общие характеристики: сильное и переменное радиоизлучение, часто разрешимое как пара радиоджетов, и аккреционный диск , окружающий компактный объект , который является либо черной дырой , либо нейтронной звездой . В квазарах черная дыра сверхмассивная (миллионы солнечных масс ); в микроквазарах масса компактного объекта составляет всего несколько солнечных масс. В микроквазарах аккрецированная масса происходит от обычной звезды, а аккреционный диск очень светится в оптическом и рентгеновском диапазонах. Микроквазары иногда называют радиоструйными рентгеновскими двойными системами , чтобы отличить их от других рентгеновских двойных систем. Часть радиоизлучения исходит от релятивистских джетов , часто демонстрирующих кажущееся сверхсветовое движение . [15]

Микроквазары очень важны для изучения релятивистских джетов . Джеты формируются вблизи компактного объекта, а временные рамки вблизи компактного объекта пропорциональны массе компактного объекта. Таким образом, обычным квазарам требуются столетия, чтобы пройти через изменения, которые микроквазар испытывает за один день.

К заслуживающим внимания микроквазарам относятся SS 433 , у которого из обеих джетов видны атомные эмиссионные линии; GRS 1915+105 с особенно высокой скоростью струи и очень ярким Лебедем X-1 , обнаруженным вплоть до гамма-лучей высокой энергии (E > 60 МэВ). Чрезвычайно высокие энергии частиц, излучающих в полосе СВЭ, можно объяснить несколькими механизмами ускорения частиц (см. Ферми-ускорение и Центробежный механизм ускорения ).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Tauris, Томас М.; ван ден Хеувел, Эд (2006). «Глава 16: Формирование и эволюция компактных звездных источников рентгеновского излучения». У Левина, Уолтера; ван дер Клис, Мишель (ред.). Компактные звездные источники рентгеновского излучения . Кембриджская серия по астрофизике. Том. 39. стр. 623–665. arXiv : astro-ph/0303456 . Бибкод : 2006csxs.book..623T. дои : 10.1017/CBO9780511536281.017. ISBN 978-0-521-82659-4. S2CID  18856214.
  2. ^ Вайденпойнтнер, Георг (2008). «Асимметричное распределение позитронов в галактическом диске, обнаруженное с помощью гамма-лучей». Природа . 451 (7175): 159–62. Бибкод : 2008Natur.451..159W. дои : 10.1038/nature06490. PMID  18185581. S2CID  4333175.
  3. ^ «Тайна источника антивещества раскрыта – возможно» Джона Борланда, 2008 г.
  4. ^ "Переломный момент" . www.eso.org . Проверено 15 июля 2019 г.
  5. ^ Введение в катаклизмические переменные (CV), НАСА, 2006.
  6. ^ Патруно, Алессандро; Уоттс, Анна Л. (2021), Беллони, Томазо М.; Мендес, Мариано; Чжан, Ченгмин (ред.), «Аккреция миллисекундных рентгеновских пульсаров», Синхронизация нейтронных звезд: пульсации, колебания и взрывы , Берлин, Гейдельберг: Springer, vol. 461, стр. 143–208, arXiv : 1206.2727 , Bibcode : 2021ASSL..461..143P, doi : 10.1007/978-3-662-62110-3_4, ISBN 978-3-662-62110-3, S2CID  118471125 , получено 16 июня 2022 г.
  7. ^ "Каталог миллисекундных пульсаров - Черный Сидус" . 30 сентября 2013 г. Проверено 16 июня 2022 г.
  8. ^ Чен, Вэнь-Цун; Подсядловский, Филипп (2016). «Эволюция рентгеновских двойных систем промежуточной массы, движимая магнитным торможением звезд AP/BP. I. Ультракомпактные рентгеновские двойные системы». Астрофизический журнал . 830 (2): 131. arXiv : 1608.02088 . Бибкод : 2016ApJ...830..131C. дои : 10.3847/0004-637X/830/2/131 . S2CID  118475703.
  9. ^ Негеруэла, я; Смит, Д.М.; Рейг, П; Чатый, С; Торрехон, Дж. М. (2006). «Сверхгигантские быстрые рентгеновские переходные процессы: новый класс рентгеновских двойных систем большой массы, представленный INTEGRAL». Рентгеновская Вселенная 2005 . 604 (2006): 165. arXiv : astro-ph/0511088 . Бибкод : 2006ESASP.604..165N.
  10. ^ Сидоли, Лара; Эд ван ден Хеувел (2008). «Механизмы переходных вспышек». 37-я научная ассамблея Коспар . 37 : 2892. arXiv : 0809.3157 . Бибкод : 2008cosp...37.2892S.
  11. ^ Лю, QZ; Ван Парадиджс, Дж; Ван Ден Хеувел, EP J (2007). «Каталог маломассивных рентгеновских двойных систем в Галактике, БМО и ММО (Четвертое издание)». Астрономия и астрофизика . 469 (2): 807. arXiv : 0707.0544 . Бибкод : 2007A&A...469..807L. дои : 10.1051/0004-6361:20077303. S2CID  14673570.
  12. ^ Тетаренко, Б.Е.; Сиваков, Г.Р.; Хейнке, Колорадо; Гладстон, Джей Си (10 февраля 2010 г.). «Сторожевой пес: Комплексная база данных рентгеновских двойных систем галактических черных дыр по всему небу». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 222 (2): 15. arXiv : 1512.00778 . дои : 10.3847/0067-0049/222/2/15 . S2CID  118833989.
  13. ^ abc Tauris, Томас М; Ван Ден Хеувел, Эдвард П.Дж.; Савоние, Геррит Дж (2000). «Формирование миллисекундных пульсаров с тяжелыми спутниками белых карликов: экстремальный массоперенос в субтепловых временных масштабах». Астрофизический журнал . 530 (2): L93–L96. arXiv : astro-ph/0001013 . Бибкод : 2000ApJ...530L..93T. дои : 10.1086/312496. PMID  10655173. S2CID  17772120.
  14. ^ аб Подсядловский, доктор философии; Раппапорт, С; Пфаль, Э.Д. (2002). «Эволюционные последовательности рентгеновских двойных систем малой и средней массы». Астрофизический журнал . 565 (2): 1107. arXiv : astro-ph/0107261 . Бибкод : 2002ApJ...565.1107P. дои : 10.1086/324686. S2CID  16381236.
  15. ^ Мирабель, ИФ; Родригес, LF (1 сентября 1994 г.). «Сверхсветовой источник в Галактике». Природа . 371 (6492): 46–48. Бибкод : 1994Natur.371...46M. дои : 10.1038/371046a0. ISSN  0028-0836. S2CID  4347263.

Внешние ссылки