УДК 524.337-355
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПЕКУЛЯРНЫХ КРАСНЫХ НОВЫХ ЗВЕЗД V838 ЕДИНОРОГА И V4332 СТРЕЛЬЦА В СПОКОЙНОМ СОСТОЯНИИ ПОСЛЕ ВСПЫШЕК
® 2007 г. В. П. Горанский1, Е. А. Барсукова2
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2Специальная астрофизическая обсерватория, Российская академия наук, Н. Архыз, Россия Поступила в редакцию 28. i2.2006 г.; после доработки 07.07.2006 г.
Проанализированы спектры V838 Mon и V4332 Sgr, полученные в 2004—2005 гг. на 6-м телескопе БТА со спектрографами UAGS и SCORPiO с разрешением 4.6 A и с большим отношением сигнала к шуму. Подтверждено, что V838 Mon — спектрально-двойная система, которая содержит звезду класса B3V и холодную богатую кислородом звезду. В спектре холодной звезды отождествлены молекулярные полосы AlO, TiO, VO, ScO, BaO, ZrO, YO. Полоса поглощения TiO на Л4423 A накладывается на континуум горячей звезды B3V, и это доказывает, что горячая звезда составляет широкую физическую пару со своим холодным компонентом. О взаимодействии компонентов также свидетельствуют усиливающиеся в синем диапазоне запрещенные линии железа [Feii]. Обнаружена значительная спектральная переменность холодной звезды за i0 месяцев 2004 г. Спектр V4332 Sgr в 2005 г. (ii лет после вспышки) содержит эмиссии нейтральных атомов металлов и окислов металлов на фоне фотосферного континуума с чернотельной температурой 2700 K. В спектре отождествлены резонансные линии Ali, Cai, Cri, Mni, Sri, молекулярные эмиссионные линии AlO, TiO, VO, обнаружено много эмиссий Cri. Есть интеркомбинационная линия Mgi Л4571 A. Эмиссии формируются в большом объеме холодного разреженного газа низкой плотности. На основе спектральных данных, а также архивных фотографий и современной ПЗС-фотометрии сделаны выводы, что обе пекулярные красные новые и до вспышки были двойными системами и содержали голубые горячие компоненты, которые взорвались. Вторичным компонентом у V838 Mon является горячая звезда класса B3V, а у V4332 Sgr — холодная звезда класса M7.
PACS: 97.30.Qt, 95.85.Kr
i. ВВЕДЕНИЕ
V838 Mon и V4332 Sgr — пекулярные красные новые звезды, которые во вспышках показывали абсорбционный спектр холодной звезды, похожий на спектры красных сверхгигантов класса К—М. Вместе с третьим подобным объектом, наблюдавшимся в галактике M3i, Vi006/7 (McD Nova 88 No. i, RedVar [i]), эти звезды представляют новый класс астрофизических объектов и переменных звезд. По терминологии Мунари и др. [2] это "звезды, при взрыве образующие холодные сверхгиганты" (Stars Erupting into Cool Supergiants, SECS). Природа этих звезд и причина их вспышек еще не ясны.
Спектры всех трех объектов во вспышках достаточно хорошо изучены (см., например, [i, 3—7]). В спектрах видны многочисленные линии Fei, Mgi, Tii, Cri, Cai, Baii, Nai в поглощении, причем у
V838 Mon отождествлена сильная абсорбционная линия LiI А6707 A[4]. В общем содержание элементов в оболочках этих звезд близко к солнечному, хотя у V838 Mon наблюдалось избыточное содержание элементов Li, Ba и La [5]. В некоторых стадиях вспышки у V838 Mon линии водорода наблюдались в эмиссии (при выходе на поверхность ударной волны), а у сильных линий наблюдались профили типа P Cyg. В спектре V838 Mon класса K0 за две недели до максимума блеска линии поглощения были усилены в 2—4 раза по сравнению с нормальными звездами того же спектрального класса. Такой спектр сформировался в плотной газовой атмосфере, образовавшейся над фотосферой в результате взрыва.
Вспышка V838 Mon (Nova Mon 2002) произошла в январе 2002 г. и была открыта Н.Дж. Брауном [8]. Звезда после вспышки является спектральной двойной. В ее спектре видны компонент
класса B3V [9] и единственный в своем роде "коричневый" сверхгигант класса L (sgL) [10] с температурой поверхности 1200 K (коричневые карлики класса L уже давно известны). Именно компонент B3V виден во время вспышки в далеком ультрафиолетовом (УФ) диапазоне спектра, полученного на телескопе "Хаббл" [11] (авторы считали, что это спектр белого карлика). В оптическом спектре холодного сверхгиганта видны полосы поглощения молекул TiO, AlO, VO. Это означает, что звезда относится к ветви кислородных звезд, а значит, имеет нормальное содержание элементов. Распределение энергии в спектре V838 Mon до вспышки надежно восстановлено в широком диапазоне от синей полосы B до инфракрасной полосы K по архивным наблюдениям, сделанным до открытия звезды [12]. Это была голубая звезда с распределением энергии, соответствующим спектру B3V. Фотометрия 1928—1994 г. не показывает заметной переменности этой голубой звезды. Однако сразу после вспышки в полосе B (где влияние холодной звезды sgL было ничтожным) блеск стал слабее на 1т по сравнению с состоянием до вспышки, а затем стал постепенно повышаться. Согласно [12], такое поведение звезды можно объяснить двумя гипотезами. Первая гипотеза — звезда, испытавшая вспышку, до вспышки была слаба и была не видна в спектральном распределении голубой звезды; голубая звезда участвовала в событии, в результате которого ее блеск уменьшился и теперь постепенно приближается к первоначальному. Вторая гипотеза — звезда, испытавшая вспышку, ранее была такой же голубой звездой, как и ее спутник, и "мимикрировала" под нее, а после вспышки превратилась в холодный сверхгигант, причем вклад холодного компонента теперь меняется в полосе B. Авторы [13, 14] приняли вторую гипотезу, считая, что взорвавшийся компонент был ярче и горячее, чем его спутник B3V [13], и что, возможно, его спектр был B1V [14]. Система считается широкой парой, так как в спектрах после вспышки не обнаружено каких-либо следов взаимодействия холодного и горячего компонентов (эмиссионных линий, возбуждаемых горячей звездой в околозвездном газе, или "эффекта отражения" на поверхности холодного компонента). В [15] на основе спектральных наблюдений предполагалось даже, что компонент B3V — звезда дальнего фона, расположенная на расстоянии около 1000 пк за V838 Mon и случайно оказавшаяся на луче зрения.
V4332 Sgr (Nova Sgr 1994 No. 1) была открыта в состоянии вспышки в феврале 1994 г. М. Ямомото [16]. На основании анализа каталогов SuperCOSMOS, USNO B1.0 и USNO A2.0 авторы работы [17] предположили, что до вспышки V4332 Sgr была звездой типа Солнца, и что расстояние до нее составляет примерно 1.8 кпк. У нас
есть 3 пары снимков в полосах B и V с глубоким пределом, полученные одним из авторов (В.П.Г.) в 1977—1986 гг. на 50-см менисковом телескопе АЗТ-5 Крымской станции ГАИШ с центром в шаровом скоплении NGC 6717. V4332 Sgr хорошо видна на этих снимках. Так что у нас есть возможность проверить предположение работы [17].
В спектре V4332 Sgr, полученном 5 и 6 июня 1994 г. на телескопе ММТ [3] сразу после вспышки, видны эмиссии бальмеровской серии водорода, многочисленные эмиссии FeI, FeII, отождествлена интеркомбинационная линия MgI A4571A, эмиссии NaI D2,D1 и [O I]. Никаких следов континуума при A < 6000 A в ММТ-спектре не видно. В
длиноволновом диапазоне дальше 7000 A виден спектр холодной звезды класса M(8-9)III с глубокими полосами поглощения TiO и VO. Заметим, что в спектре V838 Mon после вспышки водородных эмиссий и эмиссий металлов не было. Спектр V4332 Sgr, полученный в желтом и красном диапазоне в 2003 г. через 9 лет после вспышки [18], уже совершенно необычен и показывает сильнейшие эмиссии в резонансном дублете D2,D1 NaI, в резонансном дублете KI AA7665, 7699 A, две линии RbI A7900, 7948 A, а также узкие эмиссионные линии молекул TiO и VO. Эмиссия молекул сосредоточена в кантах (головах) молекулярных полос. Континуум очень слабый. В [17] рассматривается спектр V4332 Sgr в диапазоне 4500—7400 A, полученный в 2003 г. Дополнительно в этом диапазоне отождествлены эмиссии нейтральных атомов FeI и CaI, а также узкие молекулярные эмиссии AlO и ScO. Некоторые эмиссии, обнаруженные в этих работах, остаются неотождествленными.
Интересны результаты спектроскопии остатков пекулярных красных новых в инфракрасном (ИК) диапазоне. У V4332 Sgr [19] в полосах LM обнаружено поглощение льда H2O на 3.05 мкм и фундаментальная полоса 12CO на 4.67 мкм в эмиссии. Предполагается, что V4332 Sgr — молодой объект, окруженный околозвездным диском, содержащим газ, пыль и лед. В [20] у V4332 Sgr в полосах JHK обнаружены многочисленные эмиссионные линии молекулы AlO, в то время как у V838 Mon наблюдаются молекулярные полосы AlO в поглощении [21]. Кроме AlO, в ИК-спектре V838 Mon в диапазоне 0.8—13 мкм отождествлены полосы молекул H2O, CO, TiO, SiO, SO2, OH, VO и SH в поглощении [21].
ИК-фотометрия V4332 Sgr в полосах системы JHK в мае 1998 г. показывала чернотельный источник с температурой 3500 K, относящийся к фотосфере звезды раннего подкласса класса M [20]. В июне 2003 г. обнаружен ИК-избыток от нового, дополнительного источника с температурой 900 K,
который по предположению авторов [20] является пылевой оболочкой. Пылевая оболочка уже не связана со вспышкой 1994 г., а связана с новым, вторым эпизодом потери массы.
Важным выводом предыдущих спектроскопических исследований является то, что остатки вспышек пекулярных красных новых относятся к кислородной ветви холодных звезд. Это подтверждает выводы о нормальном, близком к солнечному, содержании элементов в веществе, выброшенном при взрывах. Присутствие лития в спектре V838 Mon свидетельствует о том, что звезда находится на ранней стадии эволюции, и (или) о том, что вспышка звезды связана с кратковременным включением ядерного горения водорода, при котором литий генерируется как промежуточный продукт реакции. Есть свидетельства того, что и V4332 Sgr является молодой звездой [19].
Целью нашего исследования было получить спектры остатков красных новых в синем диапазоне, где влияние излучения холодных компонентов минимально и где можно обнаружить следы взаимодействия компонентов в широких системах: эмиссии от газовых потоков, аккреционных дисков или от прогрева поверхности холодных звезд излучением горячих компонентов. Именно в коротковолновой области спектра имеет смысл
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.