Исследование рентгеновского излучения от аккрецирующих черных дыр и нейтронных звезд тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

Введение

1 Рентгеновские обсерватории RXTE, «Гранат» и Мир-Квант

1.1 Обсерватория RXTE.

1.1.1 РСА.

1.1.2 HEXTE.

1.2 Обсерватория Гранат. Телескоп SIGMA.

1.3 Научный комплекс «Квант» орбитальной станции «Мир».ТелескопТТМ.

II Рентгеновские Новые

2 GRS 1739—

2.1 Введение. •

2.2 Наблюдения и обработка данных.

2.3 Локализация.

2.4 Кривая блеска источника.

2.5 Энергетический спектр

2.6 Обсуждение

4.4 Заключение

Анализ наблюдений рентгеновской Новой GS1354-644 обсерваторией ИХТЕдал ряд новых интересных результатов.

1. В целом кривая блеска источника во время вспышки 1997—1998 гг. имела треугольную форму. Была обнаружена сильная короткомасштабная переменность, аналогичная наблюдавшейся ранее для Галактических черных дыр в низком состоянии. Спектр мощности в целом можно представить в виде 2 компонент вида 1/(1 + (f/fbr))2 (независимые вспышки, модель вспышечного шума). Характерные значения частот for — 0.02—0.09 Гц и 2.3-2.9 Гц. В нескольких первых наблюдениях вводилась третья компонента сfor ~0.4—0.7 Гц. Анализ плотности распределения потока, интегрированного за 16 сек позволил определить частоту следования длинных вспышек — ~0.3 вспышки/сек — и долю длинных вспышек в полном потоке от источника на масштабе 16 сек — 30— 50%. Короткие вспышки имеют частоту следования ~ 10—15 вспышек/сек.

2. Спектр источника может быть аппроксимирован степенным законом с завалом на высоких энергиях с учетом отражения первичного спектра от оптически непрозрачной нейтральной среды. Амплитуда отражения R = Q/2-к ~0.3—0.4

3. Про помощи метода отношений спектров была исследована тонкая спектральная эволюция источника во время всплеска. Показано, что спектр постепенно мягчел на протяжении всей вспышки, за исключением последнего наблюдения, которое, возможно приходится на вторичный максимум кривой блеска.

4. Методом отношений спектров была исследована спектральная эволюция источника как функция потока внутри наблюдений. Показано, что спектр источника при больших потоках мягче, чем при малых.

5. Показано, что относительная амплитуда переменности рентгеновского потока GS1354-644 падает с энергией, аналогично тому , как это наблюдается для других систем с черными дырами. В системах с нейтронными звездами, напротив, наблюдается рост относительной амплитуды переменности с энергией.

1. Вилмс и др. 1999// Wilms, J., Nowak, M„ Dove, J., Fender, R., Matteo, T. 1999, accepted in ApJ (see also astro-ph/9904123)

2. Гильфанов и др. 1995// Gilfanov M. et al., The Lives of the Neutron Stars. Proceedings of the NATO ASI, Editors, M.A. Alpar, U. Kiziloglu, J. van Paradijs; Kluwer Academic, 1995. p.331, 331

3. Гроув и др. 1999// Grove. J. E., Strickman, M. S., Matz. S. M., Hua, X.-M., Kazanas, D., Titarchuk, L„ 1999, ApJ, 502, 45L

4. Дав, Вилмс & Бегельман 1997// Dove, J.B., Wilms, J., & Begelman, M.C. 1998, ApJ, 487, 747

5. Дав и др. 1998// Dove, J.B., Wilms, J., Nowak, M.A., Vaughan, B.A., & Begelman, M.C. 1998, MNRAS, 298, 729

6. Джорж & Фабиан 1991// George, I.M., & Fabian, A.C. 1991, MNRAS, 249, 352

7. Ебисава и др. 1994// Ebisawa, К, Ogawa, M., Aoki, Т., Dotani, Т., Takizawa, M., Tanaka, Y., Yoshida, K-, Miyamoto, S., Iga, S., Hayashida, K-, Kitamoto, S., & Terada, K. 1994, PASJ, 46, 375

8. Казанас, Xya & Титарчук 1997// Kazanas, D., Hua, X.-M., & Titarchuk, L. 1997, ApJ, 480, 280

9. Кастро-Тирадо и др. 1998// Castro-Tirado, A.J., Ilovaisky, S., Pedersen, H., Gonzalez, J.-F., Pizarro, M„ Miranda, J., & Boehnhardt, H. 1997 IAU Circ. 6775

10. Китамото и др. 1990// Kitamoto, S., Tsunemi, H., Pedersen, H., Ilovaisky, S.A., & van der Klis, M. 1990, ApJ, 361,590

11. Лохнер, Свонк & Шимковяк 1991// Lochner, J., Swank J., & Szymkowiak A. 1991, ApJ, 376, 295

12. Лохнер & Русеель-Дюпре 1994// Lochner, J., & Roussel-Dupre, D. 1994, ApJ, 435, 840

13. Мадзиарз & Здзярски 1995//Magdziarz, P., & Zdziarski, A.A. 1995, MNRAS, 273, 837§4.5 Литература 73

14. Новак и др. 1999а// Nowak, М.А., Vaughan, В.А., Wilms, J., Dove, J.В., & Begelman, M.C. 1999a, ApJ, 510, 874

15. Новак и др. 19996// Nowak, M., Wilms, J., Vaughan, B.A., Dove, J.В., & Begelman, M.C. 1999b, ApJ, preprint (astro-ph/9810406)

16. Новак, Видмс & Дав 1999// Nowak, M., Wilms, J. & Dove, J. 1999, ApJ, preprint (astro-ph/9812180)

17. Олив и др. 1998a// Olive, J.F., Barret, D., Boirin, L., Grindlay, J.E., Swank, J.H., & Smale, A.P. 1998, A&A, 333, 942

18. Олив и др. 19986// Olive, J.F., Barret, D., Boirin, L., et al.' 1998, Submitted for publication in Advances in Space Research, Proc. of the 32nd COSPAR Meeting held in Nagoya, 12-15 July, 1998, "Broad band Spectra of Cosmic X-ray sources"

19. Ремиллард, Маршалл & Такешима 1998// Remillard, R., Marshall, F. & Takeshima, T. 1998, IAU Circ. 6772

20. Сориа, Бессель & Вуд 1998// Soria, R., Bessell, M.S.& Wood, P., IAU Circ. 6781

21. Сюняев & Титарчук 1980// Sunyaev, R.A., & Titarchuk, L.G. 1980, A&A, 86, 121 (ST80)

22. Танака & Шибазаки 1996// Tanaka, Y., & Shibazaki, N. 1996, Ann.Rev.Astron.Astroph., 34, 607

23. Террел 1972//Terrell, N.J. 1972, ApJ, 174, L35

24. Титарчук 1994// Titarchuk, L.G. 1994, ApJ, 434, 570

25. Фейдер и др. 1997// Fender, R. P., Tingay, S. J., Higdon, J., Wark, R„ & Wieringa, M. 1997, IAU Circ. 6779

26. Форд и др. 1999// Ford, E.C., van derKlis, M., Mendez, M., van Paradijs, J., & Kaaret, R 1999, ApJL, 512, L31

27. Хармон и др. 1994// Harmon, B.A., Zhang, S.N., Wilson, C.A., et al. 1994, in: The 2nd Compton Symp., ed. C.E.Fichtel, N.Gehrels, & J.RNorris (New York: AIP), 210

28. Хармон & Робинсон 1998//Harmon, B.A., & Robinson, C.R. 1998, IAU Circ. 6774

29. Хейндл и др. 1998// Heindl, W, Blanco, P., Gruber, D., Pelling, M., Macdonald, D., Marsden, D„ & Rothschild, R. 1998, IAU Circ. 6790

30. Хуа, Казанас & Титарчук 1997// Hua X., Kazanas D., Titarchuk L. 1997, ApJ, 480, 735

31. Ю и др. 1997//Yu, W, Zhang, S.N., Harmon, B.A., Paciesas, W.S., Robinson, C.R., Grindlay, J.E., Bloser, P., Barret, D., Ford, E.C., Tavani, M„ & Kaaret, P 1997, ApJ, 490, L153

32. Табл. 4.3. Параметры аппроксимации спектров GS 1354-644 различными моделями.

33. Рехгаи (степенной закон с эксп. завалом + отражение) -1- гаус. линияйа Ecutoff, keV Çl/2iva EW, eV F b xW/324'2.5 1.52 ±0.05 123 ± 8 0.56 ±0.04 58± 12 59.5 ±0.5 0.746.9 1.54 ±0.07 230 ±20 0.41 ±0.04 53 ± 12 36.5 ±0.04 0.99

34. Два степенных закона с эксп. завалом + гаус. линияй

35. Ebreak, keV a 2 Ее, keV EW, eV F2.5 1.41 ±0.02 10.1 ±0.3 1.12 ±0.02 57 ±3 54 ±12 58.7 ±0.5 0.756.9 1.46±0.02 10.4 ±0.3 1.18 ± 0.02 84 ±5 57± 12 36.3 ±0.04 0.92

36. CompTTc + отражение + гаус. линия^kTe, keV r П/2тгй EW, eV F" X324do/'/3232.5 28 ±2 2.1 ±0.1 (disk) 0.29 ±0.05 63± 15 57.5 ±0.5 0.9848 ±0.2( sphere) 6.9 33 ±2 1.9 rfc 0. l(disk) 0.3 ±0.07 57± 12 35.5 ±0.5 1.14.3±0.2(sphere)

37. Табл. 4.4. Параметры аппроксимации спектров GS 1354—644 поданным HEXTE (20—170 кэВ).

38. Степенной закон с эксп. завалом Набл.# a Ecutoff, keV X2S2dof 2-5 1Л 3 ± 0.04 66 ±4 234 6-9 1.05 ±0.05 80 ±8 292- для разных кластеров детекторов аппроксимация проводилась отдельно

39. Табл. 4.5. Аппроксимация степенным законом "спектров-отношений" GS 1354—644 (см. текст).

40. Табл. 4.6. Наклоны степенных аппроксимаций к зависимости амплитуды переменности потока источников от энергии (диапазон ~3—15 кэВ) для некоторых Галктических рентгеновских двойных систем в низком состоянии.1. Источник Тип Дата Наклон

41. GS 1354-644 BH Nov 19, 1997 -0.07±0.01

42. CygX-1 BH Jun 26, 1997 -0.05 ±0.005

43. GX 339-4 BH Sep 19,1997 -0.04 ± 0.0 la

44. Terzan 2 NS Nov 1996 +0.25±0.04ft

45. GX 354-0 NS Mar3, 1996 +0.08c

46. SAXJ 1808.4-3658 NS Aprl3, 1998 +0.16 ±0.034U1608-522 NS Dec 27,1996 +0.6 ±0.34U0614+091 NS Jan 25, 1997 +0.20 ±0.044U1705-44 NS Mar 29, 1997 +0.13 ±0.05

47. Анализ данных спектрометра HEXTE был сильно усложнен тем, что источник

48. Табл. 5.1. Наблюдения ХТЕ J1748—288 во время вспышки в 1998 обсерваторией RXTE

49. ХТЕ J1748-288 June 98 July 98 Aug. 98 Sep. 98103 100 ktoо 10В1. J I I I i I i ; iг1. VHS HS 1e1. VHS HS100 10 •ло ASM ■/ • - PCA s (3-15 keV)1. H-1-1--1-1—f4.1—ь1.• PCA (15-30 keV)L11000 110501. Truncated Julian Day

50. Мы произвели серию энергетических спектров ХТЕ J1748-288, усредненных по наблюдениям.

51. Светимость источника в этом состоянии (не корректированная на межзвездное поглощение) составляет 1 — 1.5-1038 ещэ/э (предполагая расстояние до источника 8.5 кпк)

52. Бороздин и др. 1995// Borozdin К. N., Aleksandrovich N. L., Arefiev V. A., Sunyaev R. А.,

53. SkinnerG. К., 1995, Astr.L. 21,212 Ебисава и др. 1994// Ebisawa К., Ogawa М., Aoki Т., Dotani Т., Takizawa М., Tanaka Y., Yoshida К., Miyamoto S., Iga S„ Hayashida К., Kitamoto S„ Terada K., 1994, PASJ, 46, 375

54. Канеда и др. 1997// Kaneda H., Makishima K-, Yamauchi S., Koyama K., Matsuzaki K., Ya-masaki N. Y„ 1997, ApJ, 491, 638

55. Китамото и др. 1992// Kitamoto S., Tsunemi H„ Miyamoto S„ Hayashida K, 1992, ApJ, 394, 609

56. Мицуда и др. 1984// Mitsuda К, Inoue H., Koyama К, Makishima К, Matsuoka M., Ogawara Y„ Suzuki К, Tanaka Y„ Shibazaki N„ Hirano Т., 1984, PASJ, 36, 741

57. Хиелминг и др. 1998а// Hjellming R. М., Rupen М. P., Chigo F., Waltman Е. В., Mioduszewski A. J., 1998а, IAUCirc. 6937

58. Хиелминг и др. 1998б//Hjellming R. М., Rupen М. P., Mioduszewski A. J., Smith D. A., Harmon В. A., Waltman Е. В., Chigo F. D., Pooley G. G., 1998b, American Astron.Soc.Meeting #193, 103.08

59. Шакура & Сюняев 1973// Shakura N. I., Sunyaev R. A., 1973, A&A, 24, 337 Ямаучи & Кояма 1993//Yamauchi S., Koyama K, 1993, ApJ, 404, 62084 МИКРОКВАЗАР ХТЕ Л1748-288

60. Табл. 5.2. Параметры спектральной аппроксимации наблюдений ХТЕ Л1748—288. Приведены 1<г ошибки на параметры.

61. Аномальная рентгеновская новая С1 Сат/ХТЕ 30421 +56061 Введение

62. Краткая информация о наблюдениях транзиента ХТЕ J0421+560 спектрометрами обсерватории RXTE приведена в табл. 6.1.209 10о о-101. CI Cam/XTE J0421+56035 days after X-ray peak10 о -101. Relative R.A. (mas)

63. Табл. 6.1. Даты и времена наблюдения по сеансам для приборов PGA и HEXTE .

64. И 30409-01-09-00 08/04/98 03:35:12 -06:11:28 5830 200912 30409-01-10-00 09/04/98 06:33:20 07:32:32 3035 1059а Поправленная на мертвое время экспозиция для каждого кластера детекторов. HEXTE63 Энергетический спектр