УДК 524.7
НАБЛЮДЕНИЯ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ ВОСЬМИ РЕНТГЕНОВСКИХ ИСТОЧНИКОВ ИЗ ОБЗОРОВ ПЛОСКОСТИ
ГАЛАКТИКИ
(© 2013 г. М. Г. Ревнивцев1*, А. Князев2'3'4, Д. И. Карасев1, Л. Н. Бердников4, С.Барвэй2
1 Институт космических исследований РАН, Москва 2Южно-Африканская Астрономическая Обсерватория, Кейптаун, ЮАР 3Южный Африканский Большой Телескоп, Кейптаун, ЮАР
4Государственный институт астрономических исследований им. Штернберга, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 2.04.2013 г.
Увеличение полноты отождествления источников из новых обзоров неба в рентгеновском диапазоне является необходимым условием для дальнейших работ по анализу формирования и долговременной эволюции звездных систем в нашей Галактике. В работе представлены результаты наблюдений нескольких источников, отобранных из обзоров плоскости Галактики как кандидаты в маломассивные рентгеновские двойные системы, в инфракрасном спектральном диапазоне на телескопе ЩБР Южноафриканской Астрономической Обсерватории. Всего из восьми источников (4и 1556-60, 4и 170840, АХ Л65901-4208, ЮН Л6287-5021, ЮН Л7350-2045, АХ Л71922-3703, БАХ Л712.6-3739, 4и 1705-32) надежно измерены инфракрасные потоки у пяти. Один из объектов (АХ Л65901-4208), возможно, является кандидатом в симбиотические двойные системы, т.е. двойные системы, в которых компаньоном релятивистского объекта является звезда-гигант. Для трех источников получены оценки расстояния, для двух — оценки их орбитальных периодов.
Ключевые слова: рентгеновские источники, обзоры неба, нейтронные звезды, катаклизмические переменные, активные ядра галактик.
001: 10.7868/80320010813080081
ВВЕДЕНИЕ
Обзоры неба в разных участках электромагнитного спектра являются основой практически всех астрофизических исследований. Именно по результатам обзоров неба можно отобрать источники, дающие возможность изучать поведение вещества в интересующих нас условиях, позволяющие понять их долговременную (на масштабах миллионов и миллиардов лет) эволюцию и т.д. Появление орбитальных и наземных обсерваторий нового поколения позволило провести значительное количество обзоров разных областей неба. В частности, в рентгеновском диапазоне энергий обзоры больших частей неба были проведены на новом уровне чувствительности при помощи орбитальных обсерваторий АБСА (Сугизаки и др., 2001) и ИНТЕГРАЛ (Кривонос и др., 2012). Обзор плоскости Галактики обсерватории АБСА был проведен в диапа-
Электронный адрес: revnivtsev@iki.rssi.ru
зоне энергий 0.5—10 кэВ, обсерватории ИНТЕГРАЛ — в диапазоне энергий 18—60 кэВ. Возможность просмотра Галактики на энергиях выше 2— 5 кэВ дает большие преимущества — на этих энергиях поглощение рентгеновских лучей в межзвездной среде Галактики практически не существенно. При достигнутых чувствительностях порядка 5 х х 10-12 эрг/сек/кв. см. такие обзоры неба впервые позволяют искать рентгеновские двойные системы со светимостями до 1034-35 эрг/сек во всей Галактике. Этот интервал светимостей интересен тем, что здесь должны начать появляться нейтронные звезды и черные дыры, аккрецирующие вещество из звездных ветров своих звезд-компаньонов (свидетельства о появлении таких объектов в обзоре плоскости Галактики обсерваторией ИНТЕГРАЛ см. в работе Мазетти и др., 2007). Также в этом интервале светимостей должен произойти переход от преобладания систем с аккрецирующими ней-
тронными звездами к системам с аккрецирующими белыми карликами.
Существенным ограничением применения результатов этих обзоров (ASCA, ИНТЕГРАЛ) до сих пор остается неполная идентификация обнаруженных источников. Природа некоторого количества объектов остается неясной, хотя работа над их отождествлением активно ведется в разных астрофизических коллективах мира, в том числе в нашем (см., например, Комби и др., 2004; Карасев и др., 2010; Андерсон и др., 2011; Дегенаар и др., 2012; Андерсон, 2013). С целью определения природы обнаруженных рентгеновских объектов проводятся обширные программы на оптических и инфракрасных наземных телескопах. В рамках этой работы в 2011 году была проведена серия наблюдений полей вокруг источников рентгеновского неба в инфракрасном диапазоне при помощи телескопа IRSF Южноафриканской Астрономической Обсерватории (Гласс, Нагата, 2000). В настоящей статье изложены результаты, полученные в этой серии наблюдений.
НАБЛЮДЕНИЯ
Для идентификации источников, отобранных из обзоров неба обсерваторий ИНТЕГРАЛ и ASCA, в период 12—14 мая 2011 г. были проведны наблюдения на 1.4-м телескопе IRSF (Сазерланд, ЮАР) (Гласс, Нагата, 2000) с камерой SIRIUS (Нагаяма и др., 2003). Наблюдения проводились одновременно в трех фильтрах ближнего инфракрасного диапазона J, H, K. Каждый из трех HgCdTe ПЗС детекторов камеры SIRIUS имеет поле зрения 7.7 х 7.7 угл. мин с размером пикселя 0.45 угл. сек. Наблюдения проводились в моде автоматического смещения телескопа с шагом ^20 угл. сек после каждой 30 секундной экспозиции. Один цикл составлял десять экспозиций, в процессе которых телескоп делал круг с центром на исходных координатах и после десятой экспозиции оказывался на первоначальной позиции. Полное время цикла составляло порядка 6 мин. Наблюдения проводились при качестве изображений (FWHM) 1.1 — 1.5 угл. сек в K-фильтре.
Первичная обработка данных делалась автоматически, по стандартной методике, с использованием системы обработки астрономических данных IRAF. Обработка включала в себя стандартные шаги создания плоского поля из сдвинутых изображений каждого цикла, отдельно для каждого фильтра, коррекции за плоское поле, автоматическое приведение всех изображений каждого цикла к общим координатам и усреднение всех изображений каждого цикла в каждом фильтре.
Фотометрический анализ проводился с использованием метода PSF-фотометрии и программного обеспечения DAOPHOT (SCISOFT/ESO http://www.eso.org/sci/software/scisoft/). Фотометрические решения были получены, используя каталог 2MASS в качестве опорного: отбиралось около 100 достаточно ярких не пересвеченных звезд, которые затем отождествлялись со звездами из каталога 2MASS (с помощью пакета программ WCStools 3.8.4). Таким образом, определялись фотометрические поправки для фильтров 1, Н, Кв. В статье для пересчета межзвездного поглощения в разных оптических и ИК-фильтрах используется закон поглощения из работы Рике, Лебофски (1985).
РЕЗУЛЬТАТЫ 4и 1556-60
Источник 4и 1556-60 был открыт в обзоре неба обсерватории UHURU в 1970-х годах (Форман и др., 1978). Последующие наблюдения позволили отождествить его в оптическом спектральном диапазоне (Чарльз и др., 1979). В работе Смэйла (1991) было предположено существование фотометрического периода двойной системы 9.1 часа, который, однако, затем не был подтвержден в работе Браммера и др. (2001). В работе Нелеманса и др. (2006) проверялась гипотеза об ультракомпактности двойной системы 4и 1556-60 (т.е. делалась проверка — может ли двойная система содержать звезду-компаньон белый карлик, в случае чего орбитальный период двойной системы мог бы быть значительно меньше одного часа). Обнаружение эмиссионных линий водорода показало, что, по всей видимости, звезда-компаньон в двойной системе не является углеродно-кислородным белым карликом и двойная система не является экстремально тесной.
В наших наблюдениях на телескопе IRSF мы получили ряд фотометрических измерений (см. рис. 1, 2), которые не позволяют обнаружить статистически значимую переменность яркости источника. Цвет источника в ИК-фильтрах является достаточно голубым (см. рис. 1), что соответствует идентификации ИК-объекта как маломассивной рентгеновской двойной системы.
Однако мы можем попытаться оценить значение орбитального периода, используя связь между светимостью рентгеновского источника, орбитальным периодом двойной системы (фактически — размером аккреционного диска в ней) и видимой яркостью системы в ИК-диапазоне (см. работу Ревнивцева и др., 2012, являющуюся развитием работы ван Парадайса, МакКлинтока, 1994).
4U1556-60
(а)
* +
•л
9
* Ш
ф *
4U1556-60
10 1 1 1 1 | 1 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (б):
12 ' ' + t Л; ." _
1 < ~ ■ 1 1 + »■: С ■ 4
^14 Ф, • 16 1 1 1 1 № 1 1 -
•
* 18 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0.5 1.0 1.5
J-K
2.0
Рис. 1. Изображение неба в фильтре К (2.2. микрона) вокруг источника 4и 1556-60 (а). Размер изображения около 1 угл. мин. Положение источника показано кружком радиусом 0.6 угл. сек. Пунктирная линия — артефакт обработки изображений. (б) — Диаграмма цвет—яркость звезд в области 6 угл. мин вокруг источника. Положение 4и 1556-60 на этой диаграмме показано эллипсом, размер которого соответствует неопределенности измерений.
4U1556-60
0.45 0.50 0.55 0.60
0.65
0.45 0.50 0.55 0.60 0.65
0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 Days since MJD 55694
Рис. 2. Кривая блеска 4U 1556-60 в трех спектральных диапазонах.
Для расстояния до источника 4 ± 1 кпк, его светимости ^1036 эрг/сек (Кристиан, Свонк, 1997) и ИК-яркости, поправленной за поглощение (Ак ~ ~ 0.1, Маршалл и др., 2006), тк ~ 17.4 формула из работы Ревнивцева и др. (2012) дает оценку орбитального периода Р ~ 1-2 ч. Двойная система с существенно большим орбитальным периодом должна быть ярче в инфракрасном диапазоне из-за переизлучения рентгеновской светимости большим
аккреционным диском. Тусклость двойной системы (абсолютная звездная величина Мк ~ 4.3 для расстояния 4 кпк) означет ее компактность. Однако
наличие эмиссионных линий водорода в спектре источника говорит о том, что звезда-компаньон в
двойной системе невырождена, т.е. орбитальный
период не должен быть существенно меньше, чем
1-2 ч.
Таблица 1. Астрометрические положения и ИК-яркости исследованных источников. Точность астрометрического положения в рентгеновском диапазоне составляет около 0.6 угл. сек (положения определены при помощи наблюдений обсерватории CHANDRA) у всех источников, кроме IGR J17350-2045, у которого положение с точностью 2 угл. сек было определено при помощи наблюдений обсерватории XMM-Newton. Астрометрическая точность положения в ИК-диапазоне составляет 0.3 угл. сек
Источник X-ray R.A. X-ra
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.