ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 41, № 5, с. 201-218
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОДЫ СЛАБЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ИСТОЧНИКОВ ИЗ ОБЗОРА ОБЛАСТИ ГАЛАКТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА
ОБСЕРВАТОРИИ ASCA
(© 2015 г. А. А. Лутовинов1*, М. Г. Ревнивцев1, Д. И. Карасев1, В. В. Шиманский2, Р. А. Буренин1, И. Ф. Бикмаев2,3, В. С. Воробьев1, C. С. Цыганков4, М. Н. Павлинский1
1Институт космических исследований РАН, Москва, Россия 2Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия 3Академия наук Республики Татарстан, Казань, Россия 4Обсерватория Туорла, Университет Турку, Турку, Финляндия Поступила в редакцию 09.12.2014 г.
В работе изложены результаты отождествления шести объектов из рентгеновских обзоров области Галактического центра и плоскости Галактики, проведенных обсерваторией ASCA: AX J173548-3207, AX J173628-3141, AX J1739.5-2910, AX J1740.4-2856, AX J1740.5-2937, AX J1743.9-2846. Для уточнения координат оптических компаньонов этих источников были использованы данные рентгеновских обсерваторий Chandra, XMM-Newton, а также телескопа XRT обсерватории Swift. После этого нами была проведена серия спектрометрических наблюдений установленных оптических компаньонов на телескопе РТТ-150. Анализ рентгеновских и оптических спектров, а также фотометрических измерений в широком диапазоне длин волн по данным оптических и инфракрасных каталогов, позволил определить природу исследуемых источников. В области локализации источника AX J173628-3141 обнаружены два рентгеновских объекта, один из которых является G-звездой с активной короной, а второй, возможно, симбиотической звездой — красным гигантом с аккрецирующим белым карликом. Три источника (AX J1739.5-2910, AX J1740.5-2937, AX J1743.9-2846) оказались активными звездами классов G—K, предположительно, объектами типа RS CVn, один (AX J1740.4-2856) — М карликом, и еще один (AX J173548-3207) — скорее всего, маломассивной рентгеновской двойной системой в выключенном состоянии. Получены оценки расстояний и соответствующие светимости источников в мягком рентгеновском диапазоне энергий (0.5—10 кэВ), при этом анализ данных глубоких наблюдений области Галактического центра, проведенных обсерваторией ИНТЕГРАЛ, не выявил ни от одного из них значимого потока в диапазоне энергий >20 кэВ.
Ключевые слова: рентгеновские источники, Галактика, активные звезды, обсерватория ASCA.
DOI: 10.7868/Б032001081505006Х
ВВЕДЕНИЕ
Звездное население галактик состоит из объектов разных классов, каждый из которых может являться источником рентгеновского излучения за счет физических процессов разной природы. Например, в двойных системах с нейтронными звездами, черными дырами и белыми карликами рентгеновское излучение формируется в процессе аккреции вещества на компактные объекты; звезды поздних спектральных классов имеют активные короны, в которых вещество, разогретое до миллионов и десятков миллионов градусов, является источником рентгеновского излучения; молодые
Электронный адрес: aal@iki.rssi.ru
звезды могут разогревать вещество в испускаемых ими мощных ветровых потоках и т.д. Анализ физических процессов, происходящих в этих объектах, часто приходится делать на основе изучения целой популяции источников определенного класса, что делает необходимым проведение обзоров неба и отождествление объектов, обнаруженных в них.
В силу разных конструктивных особенностей инструментов, способных проводить обзоры всего неба, и несмотря на их постоянно улучшающиеся характеристики, до сих пор даже самые чувствительные обзоры всего неба, выполненные обсерваториями RXTE (Ревнивцев и др., 2004), ИНТЕГРАЛ (Кривонос и др., 2007) и Swift (Баумгартнер и др., 2013), имеют чувствительность на уровне 10-11 эрг с-1 см-2. Исключением является обзор
неба обсерватории ROSAT, проведенный на чувствительности около 10-12 эрг с-1 см-2 (Фогес и др., 1999). Однако этот обзор проводился в области энергий менее 2 кэВ, сильно подверженной влиянию межзвездного поглощения, что существенно ограничило его возможности для изучения объектов в диске нашей Галактики.
Наблюдения более чувствительными инструментами в рамках специальных обзорных программ (см., например, Ванг и др., 2002; Хэндс и др., 2004; Эбисава и др., 2005; ван ден Берг и др., 2009; Ревнивцев и др., 2009) или программ по отождествлениям и наблюдениям рентгеновских источников (Ким и др., 2004; Сакстон и др., 2008; Эванс и др., 2010; Эванс и др., 2014; Ворвик, 2014) также дают возможность получать обзоры некоторых областей Галактики. Однако из-за малого поля зрения фокальных телескопов все они покрывают лишь небольшие площадки на небе. До сих пор одними из наиболее обширных по покрытию области Галактического центра и плоскости нашей Галактики обзорами, проведенными рентгеновским телескопом с фокусирующей оптикой на энергии более 2 кэВ, являются обзоры обсерватории ASCA (Сугизаки и др., 2001; Сакано и др., 2002).
Однако эти обзоры также имеют существенный недостаток — ввиду недостаточного углового разрешения обсерватории ASCA значительная доля объектов, обнаруженных в этих обзорах, имеет неизвестную природу, что делает их использование для задач изучения популяций объектов в нашей Галактике затруднительным. Кроме того, анализ данных обсерватории ASCA, поиск и регистрация источников существенно затруднялись правильным учетом вклада диффузного рентгеновского излучения Галактики, учетом влияния ярких объектов и т.д. В течение уже длительного времени рентгеновскими обсерваториями последнего поколения Chandra и ХММ-Newton проводятся систематические наблюдения площадок неба, на которых были обнаружены источники в обзорах обсерватории ASCA. Это позволяет существенно уточнить астрометрическое положение рентгеновских источников и затем проводить оптические или инфракрасные (ИК) наблюдения с целью определения их природы (Дегенаар и др., 2012; Андерсон и др., 2014).
В более жестком диапазоне энергий (>17 кэВ) наиболее чувствительным обзором центральных областей Галактики и Галактической плоскости является обзор обсерватории ИНТЕГРАЛ (Кривонос и др., 2012). Этот обзор имеет высокую степень полноты отождествления зарегистрированных объектов (~92%), глубокое и довольно однородное по экспозиции покрытие внутренней
части Галактической плоскости, что позволяет проводить статистические и популяционные исследования рентгеновских источников разных классов (см., например, Ревнивцев и др., 2008; Лутовинов и др., 2013, для маломассивных и массивных рентгеновских двойных систем соответственно). Особый интерес для исследования пространственного распределения массивных рентгеновских двойных систем представляет центральная область нашей Галактики. Это связано с тем, что согласно теории звездной эволюции такие объекты, представляющие собой молодое население Галактики, должны концентрироваться к областям повышенного звездообразования, т.е. к спиральным рукавам. И современные наблюдательные данные подтверждают эту точку зрения (см., например, Гримм и др., 2002; Лутовинов и др., 2005; Бодагхи и др., 2012, и ссылки там). При этом необходимо отметить, что массивные рентгеновские двойные системы, в принципе, могут существовать и в балджах галактик (балдж — утолщение, наблюдаемое в центрах спиральных галактик) — в областях, где идут процессы звездообразования (например, в молекулярных облаках), однако пока нет однозначных наблюдательных подтверждений этого. В рамках программы по поиску массивных рентгеновских двойных систем в Галактическом балдже мы планируем провести систематический анализ всех неотождествленных рентгеновских источников, зарегистрированных в обзорах центральной области Галактики обсерваториями ASCA и ИНТЕГРАЛ, с целью установления их природы и определения расстояний до них. Всего для наших исследований было отобрано 17 источников из обзора обсерватории ASCA и 7 объектов из обзора обсерватории ИНТЕГРАЛ.
В настоящей работе приводятся результаты первого этапа этой программы, в рамках которого были отождествлены шесть слабых объектов из обзора обсерватории ASCA при помощи спектрометрических наблюдений кандидатов на Российско-турецком телескопе РТТ-150 с использованием спектрометра среднего и низкого разрешения ТРОБС.
РЕНТГЕНОВСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ
На рис. 1 показана карта центральной области Галактики с координатами —4° < I < 4°, -1.3° < < Ь < 1.3°, полученная усреднением всех доступных данных обсерватории ИНТЕГРАЛ за период наблюдений 2003—2014 гг. в диапазоне энергий 17— 60 кэВ (общая экспозиция составила более 40 Мс). Более темные области соответствуют положениям более ярких в жестких рентгеновских лучах объектов.
Положения источников, зарегистрированных в обзорах обсерватории ASCA, показаны кружками разного цвета: зеленым показаны источники,
д s n er
£ >
Ш >
n
H
о X о
ж
s
►С m n я s
>1
X >
in
ел
ю
о
ел
Рис. 1. Карта области Галактического центра с координатами — 4" < I < 4", —1.3" <Ъ< 1.3", полученная по данным обсерватории ИНТЕГРАЛ в диапазоне энергий 17—60 кэВ. Красными кружками показаны положения источников неизвестной природы из обзоров обсерватории ASCA (Сугизаки и др., 2001; Сакано и др., 2002). Объекты, исследующиеся в настоящей статье, дополнительно отмечены квадратами красного цвета. Зеленым цветом показаны источники известной природы из этих же обзоров обсерватории AS CA. Для удобства читателя для них указаны общеупотребительные названия.
О Д
X)
га b га ü га X X га
Д
X)
S X)
О Ь Е
г>
ü >
сп сг
я
X
га X н
га X О
CÖ
г> я: s х
s г> н О ►С X X
я о
CÖ
ю о
СО
природа которых известна (при этом приведены их общеупотребительные названия, а не названия из самих обзоров), красным отмечены объекты, природа которых еще не установлена. Всего на карте показано 42 источника, зарегистрированных в этой области неба обсеваторией AS CA, для 25 из которых тип, класс уже определены, а природа еще 17 неизвестна. Шесть объектов из этих семнадцати, являющиеся предметом исследований в настоящей работе, дополнительно отмечены красными квадратами. Отметим, что все эти источники находятся в первом квадранте и отличаются тем, что оптическими компаньонами в них являются довольно яркие в
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.