Реферати статті публікації

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Астрономія » Сверхнові зірки і зоряний вітер: Взаємодія з газом Галактики

Старый остаток сверхновой W 50

Старый остаток сверхновой W 50 стал одним из самых интригующих
астрономических объектов, когда в центре его был обнаружен пекулярный
объект SS433 (см. § 5). Пекулярность SS433 была столь велика, что его
даже не сразу связали) с W50, несмотря на локализацию точно в центре
оболочки. В этой довольно слабой (mv = 14m) звезде были обнаружены две
системы ярких эмиссионных линий Н и Не, смещающихся относительно
третьей, стационарной, компоненты со скоростью 30000 и 50 000 км • с"1.
Смещения сопровождаются резкими изменениями формы линии и про
модулированы с периодом 164d. Узкая деталь вблизи максимума
стационарной компоненты смещается со скоростью около 100 км -с'1 и с периодом
13,ld. Современная интерпретация фактов такова (см. Шкловский, 19816;
Маргон, 1982, 1984, Гончарский и др., 1984 и ссылки в этих работах).
SS433 - массивная затменная рентгеновская двойная система, состоящая
из звезды спектрального класса В(М = 10—20 Ма) с релятивистским
спутником, вероятно черной дырой, масса которого около 5— 6М@. Звезда В
переполняет свою полость Роша, система находится в режиме
сверхкритической аккреции и с этим связано образование мощного аккреционного диска
и двух коллинеарных релятивистских выбросов в перпендикулярном
направлении. Аккреционный диск и выбросы прецессируют с периодом 164d,
синхронно с прецессией оси вращения звезды В; период 13,ld
соответствует орбитальному движению системы. Наблюдаемые в оптике быстрые
смещения высокоскоростных компонент линии обусловлены излучением пре-
цессирующих выбросов, ориентированных под углом около 80° к
наблюдателю. Как уже упоминалось, интенсивность истечения выбросов составляет
М = 10~7 Мф/тоа, К» = 80000 км • с"1, интенсивность
сферически-симметричного истечения —Af = 10~4 М©/год, К» = 1000 км • с"1.
Генетическая связь W50 с SS433 не вызывает сомнений, поскольку
непосредственно наблюдается взаимодействие выбросов с веществом
оболочки. Правильная сферическая форма радиооболочки искажена двумя
симметричными выступами, направление которых совпадает с
позиционным углом прецессирующих выбросов (рис. 33). Недавно обнаружен
центральный радиоисточник размером в несколько угловых секунд,
вытянутый в том же направлении и меняющий форму с периодом 164d; здесь
непосредственно наблюдается синхротронное радиоизлучение плазмы
выбросов. Центральный компактный источник и две плазменные струи видны
и в рентгеновском диапазоне, в них сосредоточено ~90% излучаемого по-
тока. Кроме центрального источника наблюдаются два вытянутых
рентгеновских пятна на расстояниях от 27 до 70 пк в обе стороны от SS 433
(если принять расстояние до остатка 5,5 кпк как наиболее вероятное,
согласно Маргону, 1982), см. рис. 33. Наиболее яркая область рентгеновских
пятен лежит примерно в основании "радиовыступов", температура
излучающей плазмы меняется от кТ « 4 кэВ до кТ «* 1,5 кэВ вдоль пятен наружу;
не исключен вклад синхротронной рентгеновской эмиссии (Ватсон и др.,
19836 и ссылки там). Светимость каждого пятна - около 6 • 1034 эрг • с"1,
полная тепловая энергия излучающей плазмы Ет «0,6 • 10s1 эрг. Из
распределения яркости рентгеновских пятен можно заключить, что плотность
плазмы соответствует пе = 0,2 см"3 и возрастает до ие = 1 см"3 в уярчени-
ях вблизи оснований радиовыступов. Здесь же шйдены тонкие оптические
too
3 74
W+05Z
1912+051
Радиоиатроты
Рентген
волокна
Рис. 33. Радиоизофоты W 50, совмещенные с рентгеновскими изофотами (Ватсон и
др., 19836). Показан компактный звездный остаток вспышки SS 433 и яркие
оптические волокна. Объекты 1212 + 051, 1910 + 052 и S 74 не связаны с остатком
сверхновой, а проецируются на него
волокна, которые как бы замыкают сферическую часть оболочки в
основании выступов, см. p.ic. 33 (ван ден Берг, 19806; Зилей и др., 1980).
Влияние релятивистских выбросов на формирование оболочки столь
очевидно, что появились сомнения в том, что W 50 вообще является
остатком сверхновой, а не каверной, образованной ветром SS 433 (см.,
например, Кёнигл, 1983). Однако синхротронный спектр радиоизлучения, хотя
в принципе и предсказывается теорией при сжатии магнитного поля,
вмороженного в сгребаемый ветром газ, не наблюдается ни в одной из каверн
вокруг источников сильного звездного ветра (см. гл. III). Локализация
оптических волокон не на периферии, а внутри оболочки также не типична
для образованных ветром кольцевых туманностей. Обе трудности
снимаются в модели Шкловского (19816) и Гелдзалера и др. (1980), согласно
которой W50 является старым комбинированным остатком сверхновой:
оболочкой с центральным источником релятивистских частиц. Здесь мы,
по-видимому, наблюдаем предельный случай: плерион полностью
заполняет всю внутреннюю часть оболочки. Действительно, оболочечная структура
радиоизлучения выражена очень отчетливо, но, в отличие от классических
оболочечных радиоостатков, яркость в центре повышена (Гелдзалер и др.,
1980), и излучение характеризуется высокой степенью линейной
поляризации: р = 10% на 1,7 ГГц и р = 40% на 2,7 ГГц (Дауне и др., 1981).
Необычная для старых остатков локализация оптических волокон
позволяет нам сделать важное заключение о природе объекта: оболочка
сверхновой существовала ранее, до включения релятивистских выбросов SS 433.
В этом случае тонкие оптические волокна могут быть образованы при
пересечении ударной волны, вызванной выбросами, со сферической
оболочкой, сформированной предшествующей вспышкой сверхновой, и их
необычная локализация находит естественное объяснение. Предлагаемая мо-
101
дель подтверждается следующими соображениями. Плотность газа в
волокнах, определяемая по интенсивности линий [SII], составляет ле *
« 102-103 см"3 (Зилей и др., 1980; Киршнер, Шевалье, 1980). Скорость
ударной волны, ответственной за свечение газа в волокнах, заключена в
пределах иОбл * 50—100 км • с"1, это следует из наблюдаемой скорости
разлета волокон и дисперсии скорости газа внутри волокна. Синие крылья
линий в спектре волокон на уровне 10—20% /макс также соответствуют
скорости около 100—150 км - с'1 (Мазей и др., 1983). Зная плотность в
области свечения [SII], т.е. при Те « 10* К, и скорость ударной волны в
волокнах, находим из условия постоянства давления газа за фронтом
начальную плотность лообл = 3—100 см"3. Такая плотность слишком велика
для межзвездной среды на высоте z = 200 пк и скорее всего характеризует
газ, уже сжатый первой ударной волной, вызванной разлетом сферической
оболочки сверхновой.
Таким образом мы наблюдаем только самые яркие оптические волокна
на пересечении двух ударных волн. Более слабая эмиссия на периферии
сферической части оболочки, не возмущенной динамическим давлением
релятивистских выбросов, не наблюдается из-за сильного межзвездного
поглощения. По данным Мардина и Кларка (1980) бальмеровский
декремент волокон соответствует А у - 4,5 т; в области центрального источника
поглощение еще больше.
Возраст остатка может быть определен по радиусу Rs = 48 пк
сферической части оболочки, где влияние выбросов несущественно, и составляет
около 105 лет в рамках адиабатического решения (8.2) при стандартной
плотности я0 = 1 см"3 и начальной энергии вспышки Ео = 1051 эрг. ?то
согласуется с нашим предположением о включении релятивистских
выбросов уже после вспышки сверхновой, поскольку режим сверхкритической
аккреции связан с истечением звезды, заполняющей свою полость Роша,
которое происходит в тепловой шкале времени, т.е. не долее 10s лет.
Большой возраст остатка объясняет отсутствие рентгеновской эмиссии
всюду в сферической оболочке: ожидаемая из соотношений (8.2)
температура за фронтом ударной волны соответствует Ts = 1,3 • 10s К.
Наблюдаемое диффузное рентгеновское излучение в области двух вытянутых пятен
полностью обусловлено плазмой, нагретой релятивистскими выбросами.
Яркость и температура этого излучения повышены в области
взаимодействия выбросов со сферической оболочкой. Механическая энергия
выбросов LB = 2 • 1038 эрг -с"1 — достаточный источник тепловой энергии
рентгеновской плазмы, если излучение на наблюдаемом уровне продолжается
не более 10s лет.
Еще раз подчеркнем, что уникальность остатка W 50 определяется двумя
факторами. Во-первых, мы наблюдаем стадию сверхкритической аккреции,
продолжительность которой коротка по сравнению с временем жизни
массивной тесной двойной системы. Во-вторых, стадия переполнения полости
Роша "нормальной" компонентой пары началась еще до того, как остаток
первой вспышки диссипировал в межзвездной среде. Это тоже
маловероятное событие, поскольку требует практического равенства начальной массы
обеих компонент системы: время жизни W50f **10s лет разделяет конечные
стадии эволюции первой и второй компоненты. Поэтому трудно ожидать, что
в Галактике наблюдается много объектов, подобных W50 и SS433.

Ви переглядаєте статтю (реферат): «Старый остаток сверхновой W 50» з дисципліни «Сверхнові зірки і зоряний вітер: Взаємодія з газом Галактики»