научная статья по теме XTE J1901 014 — ПЕРВЫЙ МАЛОМАССИВНЫЙ БЫСТРЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ТРАНЗИЕНТ? Астрономия

Текст научной статьи на тему «XTE J1901 014 — ПЕРВЫЙ МАЛОМАССИВНЫЙ БЫСТРЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ТРАНЗИЕНТ?»

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2008, том 34, № 11, с. 834-841

УДК 524.7

XTE J1901+014 - ПЕРВЫЙ МАЛОМАССИВНЫЙ БЫСТРЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ТРАНЗИЕНТ?

© 2008 г. Д. И. Карасев*, А. А. Лутовинов, Р. А. Буренин

Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 17.06.2008 г.

Продолжено исследование быстрого рентгеновского транзиента XTE J1901+014, открытого в 2002 г. обсерваторией RXTE, природа которого до сих пор не установлена. На основании наблюдений источника обсерваторией XMM-Newton в 2006 г. были получены его энергетический спектр, кривые блеска и спектр мощности в диапазоне энергий 0.5—12 кэВ, которые хорошо согласуются с результатами, полученным нами ранее по данным других обсерваторий, что, в свою очередь, свидетельствует о стабильности излучения источника в спокойном состоянии. Наблюдения обсерватории XMM-Newton позволили также улучшить точность локализации источника до <2", что в дальнейшем дало нам возможность провести поиск его оптического компаньона c помощью телескопов РТТ-150 и БТА (САО). Комбинируя данные оптических, рентгеновских и инфракрасных наблюдений, мы пришли к выводу, что оптическим компаньоном в исследуемой системе может являться либо звезда поздних спектральных классов, расположенная на расстоянии нескольких кпк, либо сильно удаленный красный гигант или звезда класса A или F. Таким образом, XTE J1901+014, возможно, является первым маломассивным быстрым рентгеновским транзиентом.

Ключевые слова: быстрые рентгеновские транзиенты, вспышки, нейтронные звезды, черные дыры, XTE J1901+014.

XTE J1901+014 - THE FIRST LOW-MASS FAST X-RAY TRANSIENT?, by D. I. Karasev, A. A. Lutovinov, and R. A. Burenin. We continue to study the fast X-ray transient XTE J1901+014 discovered in 2002 by the RXTE observatory, whose nature has not yet been established. Based on the XMM-Newton observations of the source in 2006, we have obtained its energy spectrum, light curves, and power spectrum in the energy range 0.5-12 keV, which are in good agreement with our results obtained previously from the data of other observatories. In turn, this suggests that the source's emission is stable in the quiescent state. The XMM-Newton observations also allowed the source's localization accuracy to be improved to <2", which subsequently enabled us to search for its optical companion with the RTT-150 and 6-m BTA (Special Astrophysical Observatory) telescopes. Combining optical, X-ray, and infrared observations, we have concluded that the optical companion in the system under study can be either a later-type star at a distance of several kpc or a very distant red giant or an A or F star. Thus, XTE J1901+014 may be the first low-mass fast X-ray transient.

PACS numbers: 98.70.Qy

Key words: fast X-ray transients, outbursts, neutron stars, black holes, XTE J1901+014.

ВВЕДЕНИЕ

Источник XTE J1901+014 был открыт монитором всего неба ASM космической обсерватории RXTE во время вспышки 6 апреля 2002 г., c потоком в максимуме 1.2 Краб в диапазоне энергий 1.5-12 кэВ и предельной длительностью: >2 мин и <3.15 ч. Координаты источника

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

в системе единиц (J2000), R.A. = 19h01m46s, DEC = +01°24' 15'.'7, были получены с точностью ~3' (Ремиллард, Смит, 2002).

В данном направлении в радиус ошибки попадает только один постоянный рентгеновский источник 1RXS J190141.0+012618 из каталога обсерватории ROSAT. На основании исследований, проведенных по данным обсерваторий ИНТЕГРАЛ, RXTE и ROSAT, Карасев и др. (2007) сделали

Рис. 1. Энергетический спектр источника XTE Л901+014 в диапазоне 0.5—12 кэВ, полученный по данным прибора PN/XMM-Newton и аппроксимированный моделью степенного закона с учетом межзвездного поглощения.

выводы о том, что эти источники тождественны, что от источника XTE J1901+014 в спокойном состоянии регистрируется постоянный поток ^2.7 мКраба в диапазоне энергий 0.6—100 кэВ. Карасев и др. (2007) провели предварительный поиск возможных оптических компаньонов источника (каталоги 2MASS и USNO-B1) и сделали предположение о том, что данная система является маломассивной, что является достаточно нетипичным для быстрых рентгеновских транзиентов.

В пользу последнего свидетельствует анализ архивных данных монитора ASM, ^TOphm показал наличие предыдущей вспышки от исследуемого объекта, в июле 1997 г., с пиковым потоком 0.4—0.5 Краба в диапазоне энергий 1.5—12 кэВ и длительностью >6 мин и <8 ч (Ремиллард, Смит, 2002).

Отметим, что ни одну из вспышек не удалось связать с рентгеновским послесвечением гамма-всплесков, поскольку в соответствующих каталогах не было обнаружено всплесков, близких по времени и координатам к исследуемым вспышкам. Других, столь же интенсивных, вспышек от источника обнаружено не было.

Смит и др. (2007), используя данные обсерватории XMM-Newton, улучшили точность локализации источника XTE J1901+014 до . Последующие наблюдения этой области неба 3.5-м телескопом TNG (Ла Пальма) в инфракрасной области спектра не позволили обнаружить оптический компаньон в фильтрах J и H, лишь в фильтре K регистрировался очень слабый сигнал (Смит и др., 2007).

В настоящей работе мы заново проанализировали данные наблюдений источника XTE J1901 + +014, выполненного обсеpватоpией XMM-Newton в октябре 2006 г., а также провели поиск оптического компаньона телескопами РТТ-150 и БТА (САО). Комбинируя полученные результаты с данными оптических каталогов USNO-B1, GSC 2.3 и инфракрасных 2MASS и DENIS, мы пришли к выводу, что оптическим компаньоном в системе с высокой вероятностью является мало массивная звезда.

НАБЛЮДЕНИЯ

В работе были использованы данные рентгеновских телескопов PN, MOS космической обсерва-

100 г-

л н

8 1

X

3 о

0.01 г

0.001

0.001

0.01 0.1 Частота, Гц

Рис. 2. Спектр мощности источника XTE Л901+014, полученный на основании данных прибора PN/XMM-Newton, аппроксимированный моделью степенного закона.

1

тории XMM-Newton, полученные в ходе наблюдения источника XTE J1901+014 14 октября 2006 г. Эффективная экспозиция источника составила — —5 кс. Научные данные были обработаны с помощью стандартного программного обеспечения SAS 7.1.0 (http://xmm2.esac.esa.int/sas/). Для последующего анализа спектров и кривых блеска источника в рентгеновском диапазоне 0.5—12 кэВ мы пользовались набором программного обеспечения, входящего в стандартный пакет HEASOFT (http:// heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/software/lheasoft/).

Для поиска оптического компаньона были использованы данные известных оптических и инфракрасных каталогов USNO-B1 и 2MASS, а также дополнительные наблюдения источника на российско-турецком телескопе РТТ-150 и на телескопе БТА (САО). С помощью РТТ-150 были получены оценки верхнего предела возможного оптического компаньона в диапазоне r' (SDSS), а с помощью БТА — в диапазоне I. Данные оптических телескопов были обработаны с использованием программного обеспечения, входящего в пакет IRAF (http://iraf.noao.edu/), используя соответствующие фотометрические решения. Полная экспозиция РТТ-150 составила —3600 с, а БТА — -600 с.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ И ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗЫ

Используя данные обсерватории XMM-Newton, нам удалось получить качественный значимый спектр источника XTE Л901+014 в диапазоне энергий 0.5—12 кэВ, который был проанализирован с помощью пакета XSPEC. Спектр источника хорошо описывается простейшей моделью степенного закона с учетом поглощения

А(Е) = М(Е)К х (Е/1 кэВ)_Г,

где Г — фотонный индекс, К — нормировка фотон/кэВ/см2/с на 1 кэВ; поглощение задается функцей М(Е) = ехр(—^ х а(Е)), где а(Е) — сечение поглощения (Моррисон, Маккамон, 1983). Величина поверхностной плотности атомов водорода в направлении на источник равна Жн; = = (2.58 ± 0.11) х 1022 атомов/см2; соответствующее значение фотонного индекса Г = 1.98 ± ± 0.03 и потока в диапазоне энергий 0.6—12 кэВ —2.5 мКраб (рис. 1). Эти результаты хорошо согласуются с результатами спектрального анализа, полученными Карасевым и др. (2007) с использованием комбинации данных различных обсерваторий в широком диапазоне энергий (0.5— 100 кэВ), из чего можно сделать вывод о спектральном постоянстве излучения источника в

спокойном состоянии. Отметим, что результаты спектрального анализа по данным приборов MOS и PN совпадают друг с другом.

Известно, что спектры маломассивных двойных систем с нейтронными звездами могут быть аппроксимированы комбинацией двух чернотельных спектров, один из которых представляет собой излучение аккреционного диска, а второй — излучение пограничного слоя (см., например, Сибгатул-лин, Сюняев, 2000). Применение такой модели к описанию спектра изучаемого объекта дает следующие параметры наилучшей аппроксимации: Nh = = 1.4 х 1022 атомов/см2, kTx = 0.82 ± 0.03 кэВ, kT2 = 2.57 ± 0.05 кэВ, что хорошо согласуется с наблюдаемыми значениями температур пограничного слоя и аккреционного диска (см., например, Гильфанов, Ревнивцев, 2005).

Для выявления временных особенностей мы построили спектр мощности источника по данным телескопа PN/XMM-Newton. Полученный спектр мощности не выявил какой-либо периодической переменности потока от источника (рис. 2), однако наклон 1.5, согласно Титарчуку и др. (2007), характерен для аккрециирующих систем. Кроме того, в нем присутствует неявная особенность (вы-полаживание) вблизи частоты 0.001 Гц, которая, в соответствии с результатами той же работы, может быть связана с наличием горячей короны.

Данные обсерватории XMM-Newton также свидетельствуют о некоторой апериодической переменности в системе, спектрально соответствующей спокойному состоянию, за исключением нормировки. Ранее это отмечалось в работе Карасев и др. (2007) по данным обсерватории RXTE.

ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ОПТИЧЕСКИИ КОМПАНЬОН

Источник XTE J1901+014 во время наблюдения обсерваторией XMM-Newton попадал в центр поля зрения приборов PN, MOS. Статистическая ошибка на положение источника была определена стандартной процедурой для поиска и локализации источников и в результате составила

3. Типичная систематическая ошибка определения координат источников обсерваторией XMM-Newton составляет (1а). Таким образом,

источник X

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