научная статья по теме РЕНТГЕНОВСКИЕ ВСПЛЕСКИ ПЕРВОГО РОДА ИЗ “ПУСТЫХ МЕСТ” - ИНДИКАТОРЫ “СЛАБОАККРЕЦИРУЮЩИХ” БАРСТЕРОВ? Астрономия

Текст научной статьи на тему «РЕНТГЕНОВСКИЕ ВСПЛЕСКИ ПЕРВОГО РОДА ИЗ “ПУСТЫХ МЕСТ” - ИНДИКАТОРЫ “СЛАБОАККРЕЦИРУЮЩИХ” БАРСТЕРОВ?»

УДК524.3-735; Т524.35

РЕНТГЕНОВСКИЕ ВСПЛЕСКИ ПЕРВОГО РОДА ИЗ "ПУСТЫХ МЕСТ" - ИНДИКАТОРЫ "СЛАБОАККРЕЦИРУЮЩИХ"

БАРСТЕРОВ?

© 2004 г. В. А. Арефьев*, Н. Л. Александрович

Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 20.06.2003 г.

Получены долговременные (10—20 лет) кривые блеска для семи рентгеновских барстеров. Эти источники не демонстрировали за все время наблюдений длительных эпизодов со светимостью, превышающей несколько процентов от эддингтоновской. Для четырех источников найдены верхние пределы светимости на протяжении 5 лет. Они оказались ниже 1036 эрг/с. Оценено общее число таких источников в нашей Галактике.

Ключевые слова: рентгеновские барстеры.

TYPE-I X-RAY BURSTS FROM VOIDS: INDICATORS OF WEAKLY ACCRETING BURSTERS?, by V. A. Aref'ev and N. L. Aleksandrovich. We obtained long-term (10—20 years) light curves for seven X-ray bursters. These sources exhibited no prolonged episodes with luminosities exceeding several percent of the Eddington luminosity over the entire observing period. For four sources, we found upper limits for the luminosity over 5 years. These limits proved to be below 1036 erg s_1. We estimated the total number of such sources in our Galaxy.

Key words: X-ray bursters.

ВВЕДЕНИЕ

Мощные короткие всплески рентгеновского излучения, в максимуме достигающие эддингтоновской светимости и длящиеся десятки — сотни секунд (так называемые рентгеновские всплески первого рода), наблюдались от многих рентгеновских двойных систем. Подобные всплески являются результатом нестационарного термоядерного горения вещества, аккрецируемого на поверхность нейтронной звезды (Вусли, Таам, 1976). Они отличаются резким нарастанием, последующим более медленным спадом потока рентгеновского излучения и постепенным "смягчением" спектра излучения на фазе спада потока. Источники, демонстрирующие рентгеновские всплески, называются рентгеновскими барстерами. Обычно барсте-ры генерируют всплески, когда их светимость вне всплеска составляет 1036—1037 эрг/с. Считается, что регистрация рентгеновского всплеска первого рода является достаточным признаком того, что компактный объект в двойной системе является нейтронной звездой.

Электронный адрес^гЬа@Ьеа.1к1.гвв1.ги

Недавно широкоугольные рентгеновские камеры спутника BeppoSAX во время длительных наблюдений области Галактического центра, проводившихся в 1996—2001 гг., обнаружили несколько рентгеновских всплесков из тех мест, из которых не было зарегистрировано постоянного излучения за все время наблюдений (ин'т Занд и др., 1998; Коччи и др., 1999). Коччи и др. (2001) высказали предположение, что такие всплески из "пустых мест" генерируются новым классом рентгеновских барстеров — слабоаккрецирующими рентгеновскими барстерами, т.е. барстерами, светимость которых вне всплеска ниже 1035 эрг/с, что примерно соответствует порогу детектирования BeppoSAX. Дальнейшие кратковременные наблюдения областей некоторых всплесков с помощью обсерватории Chandra (Корнелизе и др., 2002а) не выявили источников ярче, ~1032 эрг/с, что косвенно подтверждает данное предположение.

Сочетание слабой светимости вне всплесков и большого времени между последующими всплесками затрудняет детектирование таких объектов. Поэтому, хотя обнаружено только несколько вероятных слабоаккрецирующих барстеров, может оказаться, что их полное число в нашей Галактике

намного (в десятки и сотни раз) превышает число обычных барстеров. Если слабоаккрецирующих барстеров в действительности много, то они могут давать существенный вклад в число источников — быстрых рентгеновских транзиентов, т.е. источников, которые демонстрируют эпизоды мощных "выбросов" рентгеновского излучения и не детектируются вне таких эпизодов (Арефьев и др., 2003).

Для получения оценки зависимости частоты генерации всплесков от уровня светимости или оценки общего числа слабоаккрецирующих объектов важно проводить длительные, многолетние наблюдения, так как возможно, что темп аккреции значительно менялся на протяжении предшествующих лет или десятков лет и данные барстеры являются слабоаккрецирующими только в течение относительно короткого периода времени. Идеальными инструментами для этого являются рентгеновский телескоп ТТМ, который в 1988—1995 гг. проводил регулярные интенсивные наблюдения ряда областей неба, где наблюдались всплески из "пустых мест" и рентгеновский монитор ASM/RXTE, функционирующий на орбите с 1996 г. Совместно с данными ASM/RXTE наблюдения ТТМ покрывают более 10 лет.

В данной статье мы приводим данные наблюдений телескопом ТТМ и систематизируем наблюдения, проведенные экспериментами BeppoSAX, ASM/RXTE и несколькими другими для семи рентгеновских источников, которые могут быть отнесены к классу слабоаккрецирующих рентгеновских барстеров.

НАБЛЮДЕНИЯ

Области неба со всплесками из "пустых мест" наблюдались в основном экспериментами ТТМ, WFC/BeppoSAX и ASM/RXTE.

Рентгеновский телескоп с кодированной апертурой ТТМ (Бринкман и др., 1985) чувствителен в энергетическом диапазоне 2—30 кэВ с полным полем зрения 15° х 15°. Чувствительность для источника в центре поля зрения составляет ~7—10 мКраб на уровне 5а за время одного сеанса (^20 мин), если в поле зрения нет других ярких источников. Если в поле зрения находятся другие яркие источники или исследуемый источник расположен на краю поля зрения, то чувствительность телескопа существенно снижается. В диапазоне 2— 30 кэВ 1 мКраб составляет ^3.7 х 10_11 эрг/с/см2.

Широкоугольная камера WFC/BeppoSAX чувствительна в диапазоне энергий 1.8—28 кэВ и имеет поле зрения 20° х 20° FWHM (Ягер и др., 1997). Чувствительность BeppoSAX на уровне 5а составляет порядка 200 мКраб за 8 с. Полное время наблюдений для большинства источников составило

более 105 с, при этом чувствительность широкоугольных камер достигала несколько мКраб.

Рентгеновский монитор ASM/RXTE чувствителен в диапазоне 2—12 кэВ. Его предел чувствительности за 1 день составляет несколько мКраб. В электронном архиве данных ASM (http://heasarc.gsfc.nasa.gov/xte_weather/) находятся данные по кривым блеска этих источников, усредненным за 1 день наблюдений. Кривые блеска в отсчетах ASM доступны как в полном диапазоне, так и в одном из трех энергетических каналов: канал А — 2—3 кэВ (иногда дается как 1.5—3 кэВ), канал В — 3—5 кэВ и канал С — 5—12 кэВ. Для Крабовидной туманности поток в отсчетах ASM составляет 26.8, 23.3, 25.4 и сумма 75.5 отсч/сек, что в диапазоне 1.5—12 кэВ составляет 2.8 х 10_8 эрг/с/см2.

Широкоугольные рентгеновские камеры спутника BeppoSAX зарегистрировали рентгеновские всплески от десяти источников, от которых в момент регистрации всплесков не было задетектиро-вано постоянного потока. Для семи из этих источников, наблюдавшихся телескопом ТТМ, данные о расстоянии, поглощении и всплескам, зарегистрированным BeppoSAX, приведены в табл. 1. Данные наблюдений этих источников телескопа ТТМ приведены в табл. 2.

Расстояния до источников в оригинальных работах определялись по переходу всплеска в сверхэддингтоновский режим, т.е. если наблюдались признаки расширения фотосферы в момент всплеска. Если таких признаков не наблюдалось, то приведенные расстояния являются верхним пределом в предположении эддингтоновской светимости в момент максимума всплеска. Все оценки выполнены для значения эддингтоновской светимости 2 х 1038 эрг/с, поэтому могут отличаться от значений, приведенных в оригинальных работах. Значения поверхностной плотности атомов водорода взяты из оригинальных работ или получены интерполяцией распределения плотности водорода в Галактике из электронного архива данных HEASARC (http://heasarc.gsfc.nasa.gov; адаптировано из Дики и Локман (1990)). Отношение потоков в максимуме всплеска к потоку постоянной составляющей приведено для наиболее яркого всплеска, если от источника наблюдался более чем один всплеск. Для всех источников постоянный поток определялся как верхний предел на уровне 3а. При определении значения верхнего предела предполагалось, что фотонный спектр излучения вне всплеска описывается степенным законом с показателем степени а = 2 и поглощением, приведенным в табл. 1. Для определения потоков от источников вне всплеска здесь и далее используется это же предположение, если

Таблица 1. Данные по источникам, наблюдавшимся телескопом ТТМ

Источник Расстояние, кпк Эквивалентное число атомов водорода на луче зрения, х1021 Число всплесков BeppoSAX/ время наблюдений, с Отношение потоков всплеск/постоянная составляющая для BeppoSAX

SAX J1324.5-6313 <6.2 15 1/1.85 х 104 >770б

1RXS J1718.4-4029 6.5 9.2 1/5.5 х 105 >430в

GRS 1741.9-2853 7.2 60 3/2 х 106 >100г

SAX J1752.3-3138 8.2 5.64 1/4 х 106 >110г

SAX J1753.5-2349 <8.8 8.3 1/4 х 106 > 180д

SAX J1806.5-2215 <8.0 12 4а > 380д'е

SAX J1828.5-1037 <6.2 19 1/4.02 х 104 >320б

а Полная длительность наблюдений неизвестна. б Корнелизе и др., 2002a. в Каптейн и др., 2000. г Коччи и др., 1999. д ин'т Занд и др., 1998. е Корнелизе и др., 20026.

не оговорено иное. В табл. 1 также приведено число зарегистрированных всплесков и полное время наблюдений каждого источника камерами BeppoSAX.

На рис. 1 приведены кривая блеска источника по данным монитора ASM/RXTE, ТТМ (верхние пределы), верхний предел по BeppoSAX в момент наблюдения всплеска. Ниже приведены особенности наблюдений по отдельным источникам.

1RXS J1718.4—4029. BeppoSAX (Каптейн и др., 2000) зарегистрировал единственный рентгеновский всплеск на расстоянии Ü3 от источника ROSAT, 1RXS J1718.4—4029 (Вогес и др., 1999), в сентябре 1996 г. Отсутствие детектирования по данным ASM/RXTE подтверждает, что источник 1RXS J 1718.4—4029 за десять лет наблюдений не показывал периодов со светимостью выше нескольких мКраб в диапазоне 2—10 кэВ. Если же светимость источника оставалась на уровне, зарегистрированном ROSAT (см. рис. 1б), то отношение потоков в момент всплеска (табл. 1) должно быть примерно на порядок выше. Тогда для расстояния 6.5 кпк постоянная светимость составляла около 5 х 1034 эрг/с.

SAX J1806.5—2215. Телескоп ТТМ наблюдал область локализации рентгеновских всплесков с 1988 по 1995 г. в неск

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»