научная статья по теме ШИРОКОПОЛОСНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТР XTE J1550—564 ВО ВРЕМЯ ВСПЫШКИ 2003 Г Астрономия

Текст научной статьи на тему «ШИРОКОПОЛОСНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТР XTE J1550—564 ВО ВРЕМЯ ВСПЫШКИ 2003 Г»

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 10, с. 736-742

УДК 524.354.4

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СПЕКТР XTE J1550-564

ВО ВРЕМЯ ВСПЫШКИ 2003 г.

© 2004 г. В.А.Арефьев1*, М. Г. Ревнивцев1'2, А. А. Лутовинов1, Р. А. Сюняев1'2

1Институт космических исследований РАН, Москва 2Институт астрофизики Общества им. Макса Планка, Гаршинг, Германия

Поступила в редакцию 25.03.2004 г.

Представлены результаты наблюдений галактического микроквазара, кандидата в черные дыры XTE J1550—564 во время вспышки весной 2003 г. в широком диапазоне энергий 3—200 кэВ по данным рентгеновских обсерваторий ИНТЕГРАЛ и RXTE. Во время вспышки источник находился в каноническом жестком состоянии и его спектр оставался постоянным как в фазе роста, так и в фазе спада.

Ключевые слова: рентгеновские источники, черные дыры, транзиенты.

BROADBAND X-RAY SPECTRUM OF XTE J1550-564 DURING THE OUTBURST OF 2003, by V. A. Aref'ev, M. G. Revnivtsev, A. A. Lutovinov, and R. A. Sunyaev. We present the INTEGRAL and RXTE broadband (3—200 keV) X-ray observations of XTE J1550—564, a Galactic microquasar and a black hole candidate, during its outburst in the spring of 2003. During the outburst, the source was in a canonical hard state and its spectrum remained constant at both the rise and decay phases.

Key words: X-ray sources, black holes, transients.

ВВЕДЕНИЕ

Рентгеновский транзиентный источник XTE J1550-564 был открыт монитором всего неба ASM на борту спутника RXTE 7 сентября 1998 г. (Смит, 1998). Вскоре после открытия он был обнаружен в оптическом (Орош, 1998) и радио-(Кемпбелл-Вилсон и др., 1998) диапазонах, что позволило с высокой точностью определить его положение. Во время вспышки 1998—1999 гг., источник XTE J1550—564 прошел через все канонические спектральные состояния рентгеновских транзиентов, содержащих кандидаты в черные дыры — высокое/мягкое, низкое/жесткое и промежуточное. Спектральное и временное поведение излучения от источника оказалось необычайно сложным (Хофман и др., 2001) Через две недели после открытия 20—21 сентября 1998 г. была зарегистрирована очень яркая вспышка рентгеновского излучения, во время которой поток от источника достиг 6.8 Краб (Ремиллард и др., 1998), что соответствует светимости 9.4 х х 1038 эрг/с в диапазоне энергий 2—100 кэВ, предполагая расстояние до источника 5.3 кпк (Орош и др., 2002), что примерно соответствует

Электронный адрес: gita@hea.iki.rssi.ru

эддингтоновской светимости для данного объекта. Недавно, по наблюдениям обсерватории Chandra, было обнаружено рентгеновское излучение от релятивистских джетов, которые, судя по их расстоянию от источника и скорости движения, были испущены в момент этой эддингтоновской вспышки (Томсик и др., 2003). Рентгеновские джеты, которые также наблюдались как сверхсветовые джеты в радиодиапазоне (Ханникайнен и др., 2001), позволили причислить XTE J1550—564 к классу галактических микроквазаров. Оптические наблюдения показали, что орбитальный период системы составляет 1d54, а масса компактного объекта около 10М© (Орош и др., 2002), что существенно выше верхнего предела на массу нейтронной звезды.

Источник XTE J1550—564 продемонстрировал еще ряд сильных вспышек: в 2000 (Томсик и др., 2001а; Родригез и др., 2003), 2001 (Томсик и др., 2001б), 2002 (Беллони и др., 2002) и 2003 гг. (Дюба и др., 2003), однако ни одно из этих событий ни по сложности поведения кривой блеска источника, ни по интенсивности не достигало первого (рис. 1). Все последующие вспышки демонстрировали более стандартную форму кривой блеска с быстрым нарастанием и медленным спадом и практически

о Тн о F о

О 10

1000

1500 2000

MJD 2450000 +

2500

Рис. 1. Долговременная кривая блеска источника ХТЕ Л550—564 в диапазоне 2—12 кэВ с момента его открытия в 1998 г., полученная по данным ЛБМ/ЯХТЕ.

полным отсутствием спектральной переменности. Большой интерес представляет малое время между соседними вспышками активности, наблюдаемое за последние шесть лет, поскольку до появления источника на рентгеновском небе в 1998 г. он не детектировался как минимум 25 лет.

В данной работе мы представляем результаты наблюдений источника ХТЕ Л550—564 рентгеновскими обсерваториями ИНТЕГРАЛ (данные Основной программы) и НХТЕ (открытые данные в периоды перенаведений обсерватории) во время последней вспышки (весна 2003 г.).

АНАЛИЗ ДАННЫХ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Международная обсерватория гамма-лучей ИНТЕГРАЛ была запущена на высокоапогейную орбиту российским носителем ПРОТОН с космодрома Байконур 17 октября 2002 г. (Эйсмонт и др., 2003). В состав научной аппаратуры обсерватории входят четыре инструмента, которые позволяют проводить одновременные исследования источника в рентгеновском, гамма- и оптических диапазонах (Винклер и др., 2003а). В рамках Основной программы обсерватория систематически сканирует галактическую плоскость для поиска рентгеновских транзиентов и изучения переменности известных рентгеновских источников (Винклер и др., 2003б). Во время таких наблюдений весной 2003 г. была обнаружена очередная вспышка активности источника ХТЕ Л550—564 (Дюба и др., 2003).

Во время этих наблюдений большую часть времени источник находился достаточно далеко от оптической оси телескопов обсерватории ИНТЕГРАЛ (за исключением TOO наблюдений — программа наблюдений "по возможности" — когда спутник был специально ориентирован на источник и которые здесь не рассматриваются), поэтому в нашей работе мы будем анализировать только информацию телескопа IBIS (детектор ISGRI, Лебран и др., 2QQ3) и спектрометра SPI (Ведрен и др., 2QQ3), которые имеют большие поля зрения (290 x 290 и 350 x 350 соответственно).

Данные детектора ISGRI телескопа IBIS были обработаны по методу, описанному в работе Ревнивцева и др. (2QQ4). Анализ данных спектрометра SPI осуществлялся с помощью программного пакета OSA 3.Q1. Для построения спектра источника по данным детектора IBIS/ISGRI использовалось отношение его потоков, измеренных в разных энергетических диапазонах, к потокам, регистрируемым IBIS/ISGRI от Крабовидной туманности в тех же диапазонах энергий, используя известную форму спектра Крабовидной туманности dN(E) = IGE-21 dE фот см-2 c-1 кэВ-1. Для проверки правильности использованных алгоритмов обработки и оценки амплитуды систематических неопределенностей полученных спектров мы применили упомянутый выше метод к ряду наблюдений Крабовидной туманности. Результаты

1http://isdc.unige.ch/index.cgi?Soft+soft

200 I-

150 I-

о

<3

а S

X 100

о н о

С

50 h

0

12720 12740 12760 12780 Время, TJD

12800

Рис. 2. Кривая блеска источника XTE Л550—564 во время вспышки 2003 г., полученная обсерваториями RXTE и ИНТЕГРАЛ.

анализа данных IBIS/ISGRI показали наличие систематических неопределенностей на уровне 2—5% при спектральном анализе и ~10% для абсолютной нормировки получаемого потока. Анализ данных SPI показал, что использование стандартного программного пакета (OSA 3.0) приводит к систематическому завышению потока от источника, в то время как форма спектра воспроизводится корректно. Поэтому в дальнейшем мы будем перенор-мировывать значения, полученные по данным SPI, к значениям, полученным по данным IBIS/ISGRI.

Так как источник был вне поля зрения монитора JEM-X обсерватории ИНТЕГРАЛ, то чтобы дополнить информацию, полученную в жестком рентгеновском диапазоне, данными наблюдений в стандартном рентгеновском диапазоне, мы использовали открытые данные обсерватории RXTE — информацию монитора всего неба ASM и данные спектрометра PCA, полученные во время перенаведений, при наблюдениях источника XTE J1550—564 в период 27 марта—21 апреля 2003 г. Анализ данных RXTE/PCA был проведен с помощью стандартного пакета FTOOLS/LHEA-SOFT версии 5.3. Для того чтобы уменьшить систематические погрешности в получаемых спектрах, мы использовали только верхний слой анодов детектора PCA и исключили из нашего анализа данные детектора PCU0, так как у него с 2000 г. отсутствует пропановый ветослой, сильно уменьшавший влияние фона на получаемые результаты.

Кривая блеска

Обсерватория ИНТЕГРАЛ наблюдала источник XTE J1550—564 несколько раз в течение весны 2003 г. во время сканирований Галактической плоскости и глубокого обзора центрального радиана Галактики. С начала марта 2003 г. и до начала вспышки (24 марта 2003 г.) полезное время наблюдений исследуемого объекта телескопом IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ составило около 300 ксек. Верхний предел на рентгеновский поток от XTE J1550— 564, полученный усреднением всех измерений до начала вспышки, составил мКраб в диапазоне энергий 18—60 кэВ (измерения IBIS/ISGRI).

Начало вспышки, зарегистрированное телескопом IBIS, произошло 24.2 марта 2003 г. (Дюба и др., 2003). После этого источник несколько раз попадал в поле зрения обсерватории ИНТЕГРАЛ в начальной фазе подъема и в пике активности (24—25 марта и 8 апреля 2003 г.). Его кривая блеска, полученная поданным обсерваторий RXTE и ИНТЕГРАЛ, показана на рис. 2. Из рисунка видно, что общая длительность вспышки в стандартном рентгеновском диапазоне (данные обсерватории RXTE) составила около 50 дней, форма ее кривой блеска оказалась асимметричной со временем нарастания интенсивности источника до максимального значения ~10 дней и затем плавным спадом в течение ^35—40 дней. Из-за ограниченного количества данных, полученных обсерваторией ИНТЕГРАЛ, мы не можем точно указать длительность вспышки в жестком рентгеновском и гамма-диапазонах. Отметим лишь, что максимальное значение интенсивности источника в мягком рентгеновском диапазоне (^70 мКраб) оказывается существенно меньшим по сравнению с жестким диапазоном энергии (^200 мКраб), что свидетельствует о жестком спектре излучения источника.

Спектр

Предварительный анализ спектра источника XTE Л550—564 показал, что за время вспышки наблюдались только незначительные изменения его формы, что позволило нам в дальнейшем анализе исследовать усредненный по всем имеющимся данным спектр объекта.

Широкополосные спектры XTE Л550—564, полученные описанными выше способами по данным обсерваторий RXTE и ИНТЕГРАЛ во время вспышки 2003 г., представлены на рис. 3. Там же для сравн

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