системы, такие КП представляют собой идеальный объект для исследования процессов в аккреционных дисках и построения их моделей.
Модели, используемые при исследовании КП, различаются как способами описания области взаимодействия газовой струи и диска, так и структурой самого диска.
На протяжении десятилетий для описания формы кривых блеска КП использовалась гипотеза "горячего пятна". Эта модель, предложенная в работах Горбацкого [1] и Смака [2], предполагает возникновение ударной волны в области столкновения с поверхностью диска газового потока, истекающего из красного карлика. Однако выполненные недавно трехмерные газодинамические расчеты течения вещества в ТДС [3—6] установили, что в самосогласованном решении задачи при различных начальных условиях и независимо от принятой температуры газа во внешних частях диска горячее пятно, т.е. ударное взаимодействие между истекающей из внутренней точки Лагранжа струей вещества и образующимся аккреционным диском, отсутствует. Возникающая в результате этого взаимодействия область повышенного энерговыделения располагается вне диска: это — ударная волна, возникающая в области соударения с веществом газовой струи набегающих потоков частиц диска и гало. Ее было предложено назвать "горячей линией" [5, 6]. Преимущества модели горячей линии перед моделью горячего пятна подтвердили исследования, приведенные в работах [7, 8], где было показано, что для объяснения аномальных кривых блеска КП, у которых горб расположен вблизи выхода из затмения белого карлика (на фазах 0.1т—0.25т), гипотеза горячего пятна оказывается несостоятельной.
Модель горячей линии подробно описана в работе [9]. Ее основные положения таковы: горячее пятно на боковой поверхности диска в области столкновения со струей заменено двумя излучающими областями, расположенными на "наветренной" и "подветренной" сторонах горячей линии вблизи боковой поверхности диска. Наряду с излучением горячей линии с ее подветренной стороны (оно проявляется на кривой блеска ТДС в виде характерного для КП горба на фазах р ~ 0.8-0.9) при удачной ориентации слабо эллиптического диска и струи поток излучения из области энерговыделения с наветренной стороны горячей линии на фазах <р ~ ~ 0.2 может быть достаточно большим и может проявлять себя в виде "аномального" горба на кривой блеска системы. Кроме этого, в случаях, когда область энерговыделения на горячей линии весьма протяженна, либо же вещество горячей линии выдувается за внешний край диска перпендикулярно орбитальной плоскости, излучение
от нее может создать на кривой блеска дополнительный горб в области фаз <р ~ 0.4-0.6. При менее благоприятных условиях видимости горячих областей на наветренной стороне горячей линии на кривой блеска будет наблюдаться только излучение с подветренной стороны горячей линии в виде классического горба перед входом в затмение. Таким образом, модель горячей линии оказывается применимой как для описания классических кривых блеска КП, так и для воспроизведения формы кривых блеска катаклизмических переменных с аномальными горбами.
Однако и эта модель не всегда может аккуратно описать некоторые детали внезатменных изменений блеска КП, особенно в периоды их повышенной активности. А именно, во время наблюдений вспышек и сверхвспышек в затменных катаклизмических переменных были обнаружены провалы излучения (дипы) на кривых блеска на фазах ~0.2—0.25 и ~0.75-0.8 как в видимом, так и в ультрафиолетовом диапазонах спектра [10—14]. Подобные вариации внезатменного блеска КП ни модель горячей линии, ни тем более модель горячего пятна, объяснить не в состоянии, поскольку положение и глубина провалов требуют наличия значительных утолщений в ограниченных по азимуту областях внешнего края диска.
Форма диска в КП на протяжении многих лет описывалась в виде плоского кольца вокруг белого карлика, расположенного в плоскости орбиты системы. Лишь в последнее десятилетие все чаще исследователи переходят от плоского кольца к более сложным формам, в которых толщина диска является функцией его радиуса, а сам диск приобретает слабо эллиптическую форму. Новым словом в формировании структуры аккреционного диска стал учет спиральных волн в его внешних областях. Существование спиральных волн рассматривается как механизм переноса углового момента в аккреционных дисках [15], альтернативный тому, что был предложен Шакурой и Сюняевым [16] в стандартной модели, основанной на учете турбулентной вязкости. Наиболее вероятной причиной появления спиральных рукавов в теле диска называют присутствие в системе достаточно массивной вторичной компоненты, поскольку столь крупномасштабные ассиметричные структуры во внешних частях диска наблюдались лишь у КП с отношением масс компонент q = < 7, и, как правило,
только во время вспышек и в предвспышечном состоянии [17, 18]. Рост температуры и плотности внутри такой спиральной волны приводит к расширению вещества перпендикулярно орбитальной плоскости системы.
Однако, по мнению Бисикало и др. [ 19], хотя подобные спиральные волны и создают значительные неоднородности в распределении яркости по телу
диска, но они слабо влияют на его геометрическую толщину в областях спиральных рукавов. Согласно их численным трехмерным газодинамическим исследованиям, фактором, воздействующим именно на расширение внешнего края диска, может служить взаимодействие струи с околодисковым гало, в процессе которого значительная часть вещества получает вертикальное ускорение и поднимается на высоты, в несколько раз превышающие характерную высоту края диска. Для систем с постоянным режимом аккреции максимум полученного в их расчетах утолщения гало над наружным краем диска приходится на фазу ~0.7. Расчеты показывают также существование минимума толщины диска на фазах ^0.3 и присутствие вторичного максимума утолщения гало на фазах ~0.1 (здесь высота края диска в 3—4 раза меньше, чем в первичном максимуме). Эффекты вязкой диссипации, однако, приводят к тому, что и минимум, и вторичный максимум существенно менее выражены, чем первичный максимум.
Независимо от причин возникновения вертикальной структуры на поверхности диска, присутствие в его внешних частях таких геометрических возмущений приведет к затмению ими излучения внутренних горячих областей диска и (или) излучения белого карлика на тех орбитальных фазах, где луч зрения пересекает эти локальные структуры, и к появлению на кривых блеска ТДС участков с пониженным уровнем излучения (провалов).
Подробная методика построения кривой блеска в рамках модели, учитывающей присутствие спиральных рукавов во внешних частях аккреционного диска, равно как и горячей линии вблизи боковой поверхности диска, приведена в работе [20]. В этой модели амплитуда гребня спиральной волны экспоненциально падает при удалении от края диска, в результате участки со значимыми отклонениями высоты возмущенной поверхности диска от стандартной (невозмущенной) величины расположены лишь в его внешних областях, занимая ~25%—30% его радиуса. Полная протяженность по азимуту всего спирального рукава составляет в среднем ^170°, однако тестовые расчеты показали, что реально азимутальная протяженность тех возмущенных участков диска, которые способны вызвать затмение центрального источника и внутренних областей диска, не превышает ^40°. Иными словами, в зависимости от используемых параметров спирального рукава, модель применима и для ситуации с реальным присутствием в диске приливных спиральных волн и в случае лишь утолщения края диска в ограниченной области.
Мы проанализировали BVRI-кривые блеска катаклизмической переменной их иМа, полученные в период промежуточной стадии, переходной между активным и спокойным состояниями этой
системы, в рамках двух моделей, в том числе модели, учитывающей присутствие двухрукавных спиральных возмущений на поверхности аккреционного диска. В разделе 2 кратко описаны использованные для анализа модели системы, в разделе 3 дана общая информация о переменной их иМа, в разделе 4 приведены результаты проведенного исследования BVRI-кривых блеска и выполнено сравнение параметров, полученных в рамках использованных моделей. В разделах 5 и 6 подведены итоги проведенного исследования.
2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МОДЕЛИ
Для решения обратной задачи определения параметров системы из анализа кривых блеска иХ иМа мы использовали две модели, которые для краткости назовем "горячая линия" и "спиральные рукава". Первая подробно описана в работе [9], вторая — в работе [20].
Основные положения обеих моделей следующие.
1. Форма поверхности звезды-донора (вторичной компоненты) — красного карлика — задается потенциалом Роша со степенью заполнения /л = = 1.0.
2. Поверхность вторичной звезды разбивается на 648 элементарных площадок, для каждой из которых вычисляется интенсивность излучения в направлении наблюдателя с учетом гравитационного потемнения и потемнения к краю (используется нелинейный закон потемнения к краю). Учитываются затмения элементарных площадок на звезде телом самой звезды и телами всех компонент системы.
3. Форма поверхности первичной компоненты (белого карлика) описывается сферой с радиусом Rwd, центр которой расположен в фокусе слабо эллиптического аккреционного диска.
4. Эллиптический (с эксцентриситетом е) аккреционный диск описывается фигурой, возникающей следующим образом. Боковая (или внешняя) поверхность диска представлена эллипсоидом с полуосями а, Ь и с. Полуоси а и Ь лежат в плоскости орбиты, причем Ь2 = а2(1 — е2), полуось с перпендикулярна орбитальной плоскости. В одном из фокусов этого эллипсоида расположен центр масс первичной компоненты. Внутренние поверхности диска описываются параболоидами вращения (подробнее см. [21]). Ориентация диска задается углом ае между радиусом-вектором, проведенным из центра белого карлика в точку периастра диска, и линией, соединяющей компоненты ТДС. Изменение температуры диска описывается зависимостью [16]
Т(г) = тт(Г) а, 0)
где Тп — температура во внутренних районах диска, расположенного вблизи экватора звезды на расстоянии R1 ~ Rwd от ее центра. Для параметра ад в первом приближении обычно приним
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.