научная статья по теме ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ НЕОТОЖДЕСТВЛЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-КВАНТОВ С ВСПЫХИВАЮЩИМИ ЗВЕЗДАМИ И ЗВЕЗДАМИ ВОЛЬФА-РАЙЕ Астрономия

Текст научной статьи на тему «ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ НЕОТОЖДЕСТВЛЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-КВАНТОВ С ВСПЫХИВАЮЩИМИ ЗВЕЗДАМИ И ЗВЕЗДАМИ ВОЛЬФА-РАЙЕ»

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 6, с. 436-438

УДК 524.35

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ НЕОТОЖДЕСТВЛЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-КВАНТОВ С ВСПЫХИВАЮЩИМИ ЗВЕЗДАМИ И ЗВЕЗДАМИ ВОЛЬФА-РАЙЕ

© 2004 г. А. М. Гальпер*, Б. И. Лучков

Московский инженерно-физический институт Поступила в редакцию 22.11.2002 г. После доработки — 15.12.2003 г.

Проведен анализ пространственного расположения неотождествленных источников гамма-квантов (E > 100 МэВ), в результате которого было показано, что гамма-источники с потоком > 5 х 10-7 см-2 с-1 коррелируют со звездами Вольфа—Райе, а гамма-источники с потоком

< 5 х 10-7 см-2 с-1 могут быть связаны с вспыхивающими звездами.

Ключевые слова: неотождествленные гамма-источники, вспыхивающие звезды, звезды типа Вольфа— Райе.

SPATIAL CORRELATION OF UNIDENTIFIED GAMMA-RAY SOURCES WITH FLARING AND WOLF—RAYET STARS, by A. M. Galper and B. I. Luchkov. The spatial positions of unidentified gamma-ray sources (E > 100 MeV) are analyzed. This analysis has shown that gamma-ray sources with fluxes > 5 х 10-7 cm-2 s-1 correlate with Wolf—Rayet stars, while gamma-ray sources with fluxes

< 5 х 10-7 cm-2 s-1 may be associated with flaring stars.

Key words: unidentified gamma-ray sources, flare stars, Wolf—Rayet stars.

ВВЕДЕНИЕ

Исследования космического гамма-излучения с энергией в десятки и сотни МэВ, проводимые с помощью орбитальных телескопов COS-B (Сва-ненбургидр., 1981), EGRET (Томпсон и др., 1995), COMPTEL (Шенфельдер и др., 1993), выявили большое число стационарных и переменных дискретных источников. В настоящее время известно около 300 источников в этой области энергией (Макомб, Герелс, 1999), пространственные размеры которых не превосходят приборной функции телескопа и потому считаются точечными. Точность локализации источников на небесной сфере составляет около 1°. Лишь малая их часть отождествлена с известными объектами (пульсары, остатки сверхновых, ядра активных галактик). Природа остальных до сих пор неизвестна, точная идентификация невозможна ввиду относительно невысокой угловой точности измерений.

В нашей работе проведено сопоставление распределений на небесной сфере неотождествленных гамма-источников (НГИ) с энергией E > 100 МэВ

Электронный адрес: galper@incos.mephi.ru

из каталога Макомба, Герелса (1999) и некоторых типов активных звезд. Подобный анализ не может, конечно, заменить собой точного отождествления гамма-источников, но способен выявить некоторые особенности и, возможно, указать путь поиска их партнеров.

На рис. 1 показаны небесные карты (в галактической системе координат) НГИ, в основном по данным EGRET, для условно "ярких" (поток F > 5 х 10"7 кв/см2 с) и "слабых" (F < 5 х х 10"7 кв/см2 с) источников. Как видно, пространственные распределения "ярких" и "слабых" гамма-источников заметно отличаются между собой, что, по-видимому, указывает на их различное происхождение и, соответственно, разных оптических партнеров. В приведенных распределениях можно выделить три компонента НГИ:

а) изотропный, состоящий из источников, равномерно распределенных по небесной сфере (рис. 1б); они могут быть связаны как с близкими галактическими, так и с внегалактическими объектами;

б) "цепочка" источников, расположенных вблизи галактического экватора (рис. 1а);

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ (а) 15

-180

-90 90

(б)

180

180

-90

10

15

10

20

20 -АЦГ

(а)

180

(б)

180

а

340

340

Рис. 2. Распределения вспыхивающих звезд (г > > 10 пк) (а) и "слабых" НГИ (б) по прямому восхождению для северной полусферы. Стрелкой показано положение антицентра Галактики.

5

0

5

0

Рис. 1. Карты в галактической системе координат неотождествленных источников гамма-квантов (Е > > 100 МэВ): (а) — "яркие" источники (поток Е > 5 х х 10-7 кв/см2 с); (б) — "слабые" источники (Е < 5 х х 10-7 кв/см2 с).

в) протяженные группы источников в районе центра и антицентра Галактики (рис. 1а, б), статистическая достоверность которых не велика.

Последние два компонента определенно указывают на принадлежность НГИ к Галактике, что и дает основание для проведения дальнейшего анализа — сопоставления полученных гамма-карт с распределением в Галактике активных звезд. Были рассмотрены две известные популяции активных звезд, как возможных партнеров НГИ: вспыхивающие звезды (Гершберг, 1978) и звезды Вольфа— Райе (Ван дер Хахт, 2001).

ВСПЫХИВАЮЩИЕ ЗВЕЗДЫ

Это молодые маломассивные звезды спектральных классов K и M, на которых происходят вспышки (аналогичные солнечным, но более мощные

и длительные) в результате пересоединения магнитных силовых линий и освобождения энергии магнитного поля. У звезд этого типа наблюдаются повышенные скорости вращения и аномальное обилие легких элементов (литий, бериллий), что указывает на высокий темп ядерных реакций синтеза, протекающих в атмосферах звезд. Из-за трудности наблюдения вспыхивающих звезд их каталоги отличаются неполнотой (особенно для южного полушария) и содержат лишь близкие объекты (в пределах 50 пк). Повышенная активность вспыхивающих звезд заставляет считать их весьма возможными кандидатами для отождествления с НГИ.

Результаты сравнительного анализа распределений НГИ и вспыхивающих звезд для северного полушария (Гершберг, 1978) показаны на рис. 2. Некоторая корреляция наблюдается для вспыхивающих звезд с параллаксом п < 0.1 (расстояние г > 10 пк) и "слабых" гамма-источников: в интервале а = 60°—100° (район антицентра Галактики) оба распределения имеют заметный пик. Происхождение этой группировки вспыхивающих звезд и "сопутствующих" им НГИ, возможно, связано

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 30 № 6 2004

438

ГАЛЬПЕР, ЛУЧКОВ

Координаты НГИ — возможные места поиска WR-звезд

1 Ъ

7°5 —2?5

13.6 0.6

17.4 2.4

65.7 0

75.3 -1.2

78.1 2.1

313.3 0.3

333.5 1.0

358.7 -1.3

358.8 1.7

с ближайшим к Солнцу спиральным рукавом в Орионе, где высок темп звездообразования.

Для "ярких" НГИ, как видно из рис. 1а, нет никакой корреляции с вспыхивающими звездами. "Яркие" НГИ следует приписать более далеким активным звездам, например, звездам WR.

ЗВЕЗДЫ ВОЛЬФА-РАЙЕ

WR — массивные звезды спектральных классов О и В с сильным (оптически толстым, высокоскоростным) звездным ветром, находящиеся на последней стадии звездной эволюции перед вспышкой сверхновой (Черепащук, 2001), несомненно, также могут рассматриваться в качестве кандидатов в звездные партнеры НГИ. WR звезды образуются в спиральных рукавах Галактики, где еще сохранился в достаточном количестве газ и продолжается процесс звездообразования. По этой причине их нет в ближнем солнечном окружении; они распределены в узкой полосе \Ь\ < 10° с сильной концентрацией к линии экватора: средняя галактическая широта равна Ь = 1°3 для Ь > 0 и Ь = —1°7 для Ь < 0. К галактическому экватору тяготеют и "яркие" НГИ (рис. 1а).

Более подробный анализ показал, что сходство распределений "ярких" НГИ и звезд WR не случайно.

В полосе \Ь\ < 2°, где сосредоточена основная масса WR-звезд, были рассмотрены случаи близкого расположения ("совпадения") WR и НГИ (в пределах угловой точности последних, 1°). Число "совпадений" оказалась относительно большим: из 20 НГИ, попавших в указанную полосу, 12 "совпали" с WR-звездами, что дает наблюдаемую

вероятность Р = 0.60 +—0.11. При этом точность "совпадений" достаточно велика: средние разности координат "совпавших" НГИ и WR звезд составляют Al = 0?5, Ab = 0?4. Площадь "совпадения" s = AlAb = 0.2 кв. град., тогда как площадь, приходящаяся на одну WR-звезду (в рассматриваемой полосе их 152), равна Swr = 6.3 кв. град. Следовательно, ожидаемая вероятность случайного совпадения должна быть Рсл = 0.03. Расхождение между наблюдаемой вероятностью Р и ожидаемой Рсл, составляющее 5 стандартных отклонений, слишком велико, чтобы его можно было отнести на счет случайной флуктуации (соответствующая вероятность ^10_6).

Главный результат проведенного анализа — активные звезды действительно могут быть дискретными источниками высокоэнергичного гамма-излучения. Положение "ярких" НГИ часто совпадает со звездами WR, тогда как "слабые" НГИ показывают некоторую корреляцию с вспыхивающими звездами. Указанные активные звезды не являются, по-видимому, единственными партнерами НГИ. Поиск альтернативных партнеров (пульсары, другие типы эруптивных звезд) должен быть продолжен.

Побочным, но достаточно важным выводом проведенного анализа можно считать следующий: "сильные" НГИ вдоль галактического экватора, возле которых не оказалось WR звезд, могут служить ориентиром для их более тщательного поиска (в пределах своей точности локализации, равной ~ 1?). Соответствующие места приведены в таблице.

Авторы выражают благодарность А. Леонову за помощь в подготовке статьи. Работа выполнена в рамках Госконтракта Минпромнауки РФ (грант №40022111106).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ван дер Хахт (Karel A. Van der Hacht), New Astron. Rev. 45, 135(2001).

2. Гершберг Р.Е., Вспыхивающие звезды малых масс (М.: Наука, 1978).

3. Макомб, Герелс (D.J. Macomb and N. Gehrels), As-trophys. J. Suppl. Ser. 120, 335 (1999).

4. Сваненбург и др. (B.N. Swanenburg, K. Bennett, J.F. Bignami, et at.), Astrophys. J. Lett. 243, L69 (1981).

5. Томпсон и др. (D.J. Thompson, D.L. Bertsch, B.L. Dingus, et at.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 102,259 (1995).

6. Черепащук А.М., Астрон. журн. 38, 145 (2001).

7. Шенфельдер и др. (V. Schonfelder, K. Bennett, H. Aart, et at.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 86, 657 (1993).

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ том 30 № 6 2004

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»