Astronet > Rentgenovskoe izluchenie ot stalkivayushihsya zvezdnyh vetrov v dvoinyh sistemah

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Rentgenovskoe izluchenie ot stalkivayushihsya zvezdnyh vetrov v dvoinyh sistemah

A.M.ChEREPAShUK

Moskovskii gosudarstvennyi universitet im. M.V. Lomonosova

Stolknovenie sverhzvukovyh zvezdnyh vetrov komponentov tesnyh dvoinyh sistem privodit k formirovaniyu udarnyh voln i rentgenovskomu izlucheniyu. Rentgenovskoe izluchenie ot udarnyh voln v sistemah, sostoyashih iz goryachih massivnyh zvezd, otkryto v poslednie gody s bortov orbital'nyh rentgenovskih observatorii. Eto daet vozmozhnost' polucheniya novyh dannyh o fizike zvezdnyh vetrov i prirode dvoinyh sistem.

Vvedenie

V 1962 godu s borta amerikanskoi rakety "Aerobi" byl otkryt pervyi kompaktnyi rentgenovskii istochnik, raspolozhennyi za predelami Solnechnoi sistemy. Im okazalas' nyne horosho izvestnaya rentgenovskaya dvoinaya sistema Skorpion H-1, soderzhashaya opticheskuyu zvezdu i akkreciruyushuyu neitronnuyu zvezdu. Nachalas' era rentgenovskoi astronomii, obespechivshaya chelovechestvu novyi kanal informacii o Vselennoi.

V 1964 godu, zadolgo do vyyasneniya prirody kompaktnyh rentgenovskih istochnikov kak akkreciruyushih relyativistskih ob'ektov (neitronnyh zvezd i chernyh dyr) v tesnyh dvoinyh sistemah, Ya.B. Zel'dovich (SSSR) i E.E. Salpiter (SShA) predskazali moshnoe energovydelenie pri nesfericheskoi akkrecii veshestva na chernuyu dyru i tem samym ukazali na principial'nuyu vozmozhnost' nablyudeniya chernyh dyr v rentgenovskom diapazone spektra. Teoriya diskovoi akkrecii veshestva na relyativistskie ob'ekty v dvoinyh sistemah byla razvita v 1972-1974 godah v rabotah N.I. Shakury i R.A. Syunyaeva, Dzh. Pringla i M. Risa (Angliya), I.D. Novikova i K. Torna (SShA). Bylo pokazano, chto v silu togo, chto veshestvo pri akkrecii razgonyaetsya v gravitacionnom pole neitronnoi zvezdy ili chernoi dyry do skorostei, blizkih k skorosti sveta, stolknovenie i vzaimnoe trenie vysokoskorostnyh potokov gaza vblizi relyativistskogo ob'ekta privodyat k dissipacii kineticheskoi energii gaza i ego razogrevu do temperatur v desyatki i sotni millionov kel'vinov. Eto privodit k gigantskomu vydeleniyu energii v rentgenovskom diapazone s effektivnost'yu do 0,3 ot energii pokoya padayushego veshestva. Poetomu akkreciruyushii relyativistskii ob'ekt v dvoinoi sisteme proyavlyaet sebya kak moshnyi rentgenovskii istochnik so svetimost'yu ~10³⁶-10³⁹ erg/s, chto v tysyachi i milliony raz bol'she bolometricheskoi svetimosti Solnca.

Teoriya diskovoi akkrecii pozvolila bystro ponyat' prirodu bol'shinstva rentgenovskih istochnikov kak akkreciruyushih neitronnyh zvezd i chernyh dyr v tesnyh dvoinyh sistemah. S borta pervogo specializirovannogo amerikanskogo rentgenovskogo sputnika "Uhuru" v 1972-1975 godah byli otkryty sotni rentgenovskih dvoinyh sistem, soderzhashih opticheskie zvezdy v pare s relyativistskimi ob'ektami, a k nastoyashemu vremeni chislo izvestnyh rentgenovskih dvoinyh sistem dostigaet sotni tysyach.

Rentgenovskie istochniki neakkrecionnoi prirody

Rentgenovskaya astronomiya obespechila triumf relyativistskoi astrofiziki prezhde vsego v plane otkrytiya i issledovaniya principial'no novyh ob'ektov Vselennoi - neitronnyh zvezd i chernyh dyr. V to zhe vremya stalo yasno, chto razgon veshestva do bol'shih sverhzvukovyh skorostei s posleduyushei dissipaciei kineticheskoi energii veshestva pri ego stolknovenii s kakoi-libo pregradoi ne yavlyaetsya privilegiei tol'ko relyativistskih ob'ektov. V prirode proishodyat processy, otlichnye ot akkrecii, kotorye takzhe sposobny razgonyat' veshestvo do skorostei v tysyachi i desyatki tysyach kilometrov v sekundu. Naprimer, pri vzryve sverhnovoi zvezdy ee obolochka razletaetsya v kosmicheskoe prostranstvo so skorost'yu v desyatki tysyach kilometrov v sekundu, a zvezdnyi veter massivnyh goryachih zvezd spektral'nogo klassa O ili zvezd Vol'fa-Raie (WR) uskoryaetsya davleniem radiacii do skorostei v neskol'ko tysyach kilometrov v sekundu. Vo vseh etih sluchayah vzaimodeistvie sil'no sverhzvukovogo potoka gaza s kakoi-libo pregradoi (mezhzvezdnyi gaz, poverhnost' zvezdy - sputnika v dvoinoi sisteme, zvezdnyi veter ot sputnika i t.p.) privodit k formirovaniyu udarnoi volny, razogrevu plazmy na ee fronte do temperatur v milliony gradusov i sootvetstvenno k rentgenovskomu izlucheniyu. Vpervye na takuyu vozmozhnost' ukazal I.S. Shklovskii v 1962 godu. On pokazal, chto vzaimodeistvie obolochki sverhnovoi zvezdy s mezhzvezdnym gazom dolzhno privodit' k formirovaniyu udarnyh voln i generacii teplovogo rentgenovskogo izlucheniya. Poskol'ku plotnost' mezhzvezdnoi sredy mala (menee odnogo atoma v 1 sm³), effektivnost' pererabotki kineticheskoi energii razleta obolochki sverhnovoi v rentgenovskoe izluchenie ves'ma nizka - poryadka 10^-8-10^-10. Odnako vvidu ogromnoi velichiny potoka kineticheskoi energii razleta obolochki sverhnovoi (~10⁴³-10⁴⁴ erg/s) ozhidaemaya velichina rentgenovskoi svetimosti sootvetstvuyushego ostatka vspyshki sverhnovoi sostavlyaet ~10³⁴-10³⁶ erg/s, chto yavlyaetsya vpolne nablyudaemoi velichinoi. K nastoyashemu vremeni izvestno neskol'ko desyatkov ostatkov vspyshek sverhnovyh, ot kotoryh zaregistrirovano rentgenovskoe izluchenie v diapazone 0,1-4 keV. Izuchenie spektra rentgenovskogo izlucheniya daet unikal'nuyu vozmozhnost' opredeleniya himicheskogo sostava obolochek sverhnovyh.

Rentgenovskoe izluchenie ot oblastei vzaimodeistviya zvezdnogo vetra massivnyh goryachih zvezd s mezhzvezdnoi sredoi bylo predskazano v 1968 godu S.B. Pikel'nerom i P.V. Sheglovym i obnaruzheno N.G. Bochkarevym v 1988 godu po arhivnym dannym rentgenovskih nablyudenii s borta orbital'noi observatorii "Einshtein". Rentgenovskaya svetimost' takih oblastei sravnitel'no nevelika, poryadka 10³²-10³³ erg/s.

Stolknovenie zvezdnogo vetra zvezdy wr so sputnikom v dvoinoi sisteme

Avtor dannoi stat'i v 1967 godu ukazal na to, chto vzaimodeistvie moshnogo sverhzvukovogo zvezdnogo vetra zvezdy WR so sputnikom - zvezdoi spektral'nogo klassa O v tesnoi dvoinoi sisteme WR+O dolzhno privodit' k formirovaniyu udarnoi volny i rentgenovskogo izlucheniya. Prichem, poskol'ku plotnost' zvezdnogo vetra zvezdy WR na rasstoyaniyah poryadka radiusa orbity tesnoi dvoinoi sistemy velika (n $\simeq$ 10¹⁰-10¹¹ sm^{- 3}), effektivnost' pererabotki perehvachennogo sputnikom potoka kineticheskoi energii vetra v rentgenovskoe izluchenie takzhe velika - poryadka edinicy. Eto svyazano so sleduyushimi obstoyatel'stvami. Rassmotrim ris. 1, gde izobrazhena kartina obtekaniya zvezdy O sverhzvukovym vetrom zvezdy WR.

Ris. 1. Tri vida vzaimodeistviya zvezdnyh vetrov v tesnoi dvoinoi sisteme: a - (WR+O)-sistema. Zvezdnyi veter zvezdy O prenebrezhimo mal. Nablyudaetsya udarnaya volna, obrazovannaya v rezul'tate stolknoveniya sverhzvukovogo vetra zvezdy WR s poverhnost'yu zvezdy O; b - (WR+O)-sistema. Stolknovenie dvuh zvezdnyh vetrov, istekayushih iz zvezdy WR i zvezdy O. Nablyudaetsya sistema iz dvuh udarnyh voln, sformirovannyh v vetre zvezdy WR i O-zvezdy. Eta sistema iz dvuh udarnyh voln raspolozhena blizhe k O-zvezde, poskol'ku potok kineticheskoi energii vetra O-zvezdy men'she, chem v sluchae zvezdy WR; v - (O+O)-sistema. Stolknovenie dvuh zvezdnyh vetrov ravnoi moshnosti. Formiruetsya sistema iz dvuh udarnyh voln, raspolozhennaya poseredine mezhdu komponentami

Pri dissipacii na fronte udarnoi volny pervymi do vysokoi temperatury nagrevayutsya protony. Effektivnost' izlucheniya v rentgenovskom diapazone opredelyaetsya skorost'yu vyravnivaniya temperatur protonov i elektronov, poskol'ku imenno elektrony izluchayut radiaciyu. Vremya vyravnivaniya temperatur protonov i elektronov

$t_{r} \approx \frac{10 t^{3/2}_{e}}{n}$

pri plotnosti vetra n $\simeq$ 10¹⁰ sm^-3 i elektronnoi temperature T_e $\leq$ T $\simeq$ 2 $\cdot$ 10⁷ K ne prevyshaet 10²s, to est' ves'ma malo po sravneniyu s harakternymi vremenami dvizheniya gaza. Takim obrazom, plazma za frontom udarnoi volny izotermichna i effektivno vysvechivaetsya v rentgenovskom diapazone. V to zhe vremya pri plotnosti vetra ~10¹⁰ sm^-3 plazma vetra i udarnoi volny prozrachna dlya dostatochno zhestkih rentgenovskih kvantov s energiei $h\nu$ > 1 keV, chto i pozvolyaet nablyudat' rentgenovskoe izluchenie ot oblasti stolknoveniya vetra zvezdy WR s O-zvezdoi.

Pri tempe poteri massy zvezdoi WR $\dot{M} \simeq$ 10^{- 5} M/god (M - massa Solnca) i skorosti vetra V $\simeq$ 2 $\cdot$ 10³ km/s potok kineticheskoi energii vetra $\dot{M} V^{2}/2 \simeq$ 10³⁷ erg/s. Sootvetstvuyushaya temperatura za frontom sil'noi udarnoi volny dlya ideal'nogo odnoatomnogo gaza

$T=\frac{3}{16} \frac{m_{p} V^{2}}{k} \simeq 8 \dot{M} \cdot 10^7$ K,

gde m_p - massa protona, k - postoyannaya Bol'cmana. Poskol'ku temperatury protonov i elektronov bystro vyravnivayutsya, plazma za frontom udarnoi volny effektivno izluchaet tormoznoe rentgenovskoe izluchenie s energiei v neskol'ko kiloelektronvol't. Rentgenovskaya svetimost' L_X opredelyaetsya dolei W potoka kineticheskoi energii vetra zvezdy WR, perehvachennoi sputnikom - O-zvezdoi:

$L_{X}=\Omega \frac{\dot{M} V^{2}}{2} \simeq$ 10³⁵ erg/s,

(1)

gde $\Omega \approx \frac{\pi r^{2}}{4 \pi a^{2}}=\frac{1}{4} \left( \frac{r}{a} \right)^{2} \simeq$ 10^-2

Zdes' r i a - radiusy O-zvezdy i otnositel'noi orbity sistemy sootvetstvenno.

Iz etih prostyh ocenok sleduet, chto ot tesnyh dvoinyh sistem WR+O mozhno ozhidat' znachitel'nogo rentgenovskogo izlucheniya v diapazone neskol'kih kiloelektronvol't. V 1967 godu, kogda eta ocenka byla opublikovana, rentgenovskaya astronomiya nahodilas' eshe na zare svoego razvitiya i chuvstvitel'nost' rentgenovskih teleskopov byla nizka. Poetomu obnaruzhit' rentgenovskoe izluchenie ot dvoinyh zvezd WR+O (rasstoyanie do kotoryh bolee 1 kpk) kazalos' beznadezhnoi zadachei. Odnako v posleduyushie gody chuvstvitel'nost' rentgenovskih teleskopov vozrosla na mnogo poryadkov velichiny, i v 1982-1987 godah gruppami Endryu Polloka (SShA) i Antoni Moffata (Kanada) eto predskazanie bylo podtverzhdeno s ispol'zovaniem rezul'tatov rentgenovskih nablyudenii s borta amerikanskoi orbital'noi observatorii "Einshtein". Ot ryada dvoinyh WR+O-sistem bylo naideno usilennoe rentgenovskoe izluchenie so svetimost'yu L_X $\simeq$ 10³³-10³⁴, chto kachestvenno soglasuetsya s teoreticheskoi ocenkoi (prichiny kolichestvennogo razlichiya nablyudaemoi i teoreticheskoi velichiny L_X budut obsuzhdeny nizhe).

Obnaruzhenie rentgenovskogo izlucheniya ot udarnyh voln, sformirovannyh pri stolknovenii zvezdnyh vetrov v dvoinyh WR+O-sistemah, otkryvaet shirokie perspektivy dlya poiska novyh dvoinyh sredi zvezd WR, izucheniya himicheskogo sostava zvezdnyh vetrov, issledovaniya struktury vetrov i vyyasneniya prichin ih uskoreniya.

Stolknovenie zvezdnyh vetrov v massivnyh dvoinyh sistemah

V 1976 godu O.F. Priluckii i V.V. Usov rasschitali rentgenovskoe izluchenie, obrazuyusheesya pri stolknovenii zvezdnyh vetrov, istekayushih iz oboih komponentov dvoinoi sistemy. K tomu vremeni blagodarya intensivnym ul'trafioletovym nablyudeniyam goryachih massivnyh zvezd, vypolnennym s borta evropeiskogo sputnika IUE (International Ultraviolet Explorer), bylo dokazano sushestvovanie dostatochno intensivnyh zvezdnyh vetrov ne tol'ko ot zvezd WR ( $\dot{M} \simeq$ 10^{- 5} $M_{\odot}$ /god, V $\simeq$ 2 $\cdot$ 10³ km/s), no i ot zvezd spektral'nyh klassov O ili V ( $\dot{M} \simeq$ 10^{- 6}-10^-8 $M_{\odot}$ /god, V $\simeq$ 4 $\cdot$ 10³ km/s). Stalo yasno, chto v dvoinoi WR+O-sisteme dolzhno realizovat'sya stolknovenie dvuh zvezdnyh vetrov, istekayushih iz zvezdy WR i zvezdy O. Krome togo, mozhno ozhidat' rentgenovskogo izlucheniya ot stolknoveniya zvezdnyh vetrov v obychnyh O+O dvoinyh sistemah.

Izotermichnaya vysokotemperaturnaya plazma za frontom udarnoi volny effektivno vysvechivaetsya v rentgenovskom diapazone lish' v tom sluchae, esli vremya ee vysvechivaniya t_f = 1,5 $\cdot$ 10¹¹T^1/2/n_e men'she vremeni prebyvaniya elementa ob'ema plazmy v okrestnosti udarnoi volny, to est' v ob'eme razmerom poryadka radiusa r obtekaemoi zvezdy. V protivnom sluchae iz-za rasshireniya i adiabaticheskogo ohlazhdeniya plazma budet ostyvat', ne uspevaya izluchit' rentgenovskie kvanty. Uchet etogo effekta, vypolnennyi O.F. Priluckim i V.V. Usovym, privodit k sleduyushei ocenke rentgenovskoi svetimosti udarnoi volny v dvoinoi sisteme s dostatochno bol'shim orbital'nym periodom p > 2 sutok:

$L_{X}=6 \cdot 10^{34} \left( \frac{\dot{M}}{10^{-5} M_{\odot}/\mbox{god}}\right)^{2} \left(\frac{r}{10^{11} \mbox{sm}}\right)^{3} \left(\frac{\bar{r}}{10^{12} \mbox{sm}}\right)^{-4}\left(\frac{V}{10^{8} \mbox{sm/s}}\right)^{-1}$ erg/s,

gde $\dot{M}$ - temp poteri massy zvezdoi WR, $\bar{r}= a - 1,25r$ . Dlya dvoinyh sistem s korotkimi orbital'nymi periodami p < 2 sutok vyrazhenie dlya rentgenovskoi svetimosti bolee prostoe:

$L_{X}=\frac{1}{4} \left( \frac{1,25r}{a-1,25r} \right)^{2} \frac{\dot{M} V^{2}}{2}$ erg/s,

poskol'ku v etom sluchae effektom adiabaticheskogo ohlazhdeniya gaza za frontom udarnoi volny mozhno prenebrech'.

Kak bylo otmecheno E.V. Levichem i R.A. Syunyaevym v 1971 godu, komptonovskoe rasseyanie kvantov opticheskih zvezd na svobodnyh elektronah privodit k ohlazhdeniyu goryachei plazmy s harakternym vremenem

$t_{c}=\frac{3}{4} \frac{m_{e}c}{\sigma_{T}(\epsilon_{1}+\epsilon_{2})}$ ,

gde $\epsilon_{1}$ i $\epsilon_{2}$ - plotnosti izlucheniya zvezdy WR i sputnika O, m_e - massa elektrona, $\sigma_{T}$ - sechenie tomsonovskogo rasseyaniya.

Avtor dannoi stat'i v 1976 godu rasschital ozhidaemye rentgenovskie svetimosti i potoki ot 13 dvoinyh (WR+O)-sistem s izvestnymi harakteristikami, s uchetom ohlazhdeniya goryachei plazmy za frontom udarnoi volny komptonovskim mehanizmom. Teoreticheskie znacheniya rentgenovskih svetimostei ot udarnyh voln v etih dvoinyh (WR+O)-sistemah lezhat v predelah L^T_X = 10³¹-10³⁴ erg/s. Sleduet podcherknut', chto velichina L^T_X mnogo men'she bolometricheskoi svetimosti zvezd WR (~10³⁹ erg/s) i opticheskoi svetimosti etih zvezd (~10³⁷ erg/s). Poetomu vliyanie rentgenovskogo izlucheniya ot udarnoi volny na opticheskie harakteristiki zvezdy WR neznachitel'no. V to zhe vremya pryamye izmereniya poslednih let pokazyvayut, chto rentgenovskie svetimosti goryachih koron O-zvezd i odinochnyh zvezd WR v diapazone neskol'kih kiloelektronvol't sostavlyayut v srednem 10³²-10³³ erg/s dlya O-zvezd i 5 $\cdot$ 10³¹ erg/s dlya WR-zvezd. Sledovatel'no, udarnaya volna, obrazovannaya stolknoveniem zvezdnyh vetrov, vyglyadit v rentgenovskom diapazone dostatochno kontrastno i mozhet sluzhit' nadezhnym priznakom dvoistvennosti zvezdy WR. Pri ugle nakloneniya orbity i, blizkom k 90° (ploskost' orbity blizka k luchu zreniya), mogut imet' mesto periodicheskie izmeneniya rentgenovskogo potoka i periodicheskie zavaly nizkoenergichnyh uchastkov rentgenovskogo spektra, svyazannye s zatmeniyami udarnoi volny telami zvezd i poglosheniem v zvezdnyh vetrah WR- i O-komponentov.

Posleduyushie strogie chislennye dvumernye gazodinamicheskie raschety parametrov udarnyh voln, obrazovannyh pri stolknovenii zvezdnyh vetrov komponentov v WR+O i O+O dvoinyh sistemah, podtverdili opisannye vyshe prostye ocenki. Na ris. 2 privedeny sootvetstvuyushie rezul'taty gazodinamicheskih raschetov dlya dvoinoi (WR+O)-sistemy V444 Lebedya s orbital'nym periodom 4,2 sutok. Eti raschety vypolneny v 1992 godu amerikanskimi uchenymi I.R. Stivensom, Dzh.M. Blondinom i E.M.T. Pollokom.

Ris. 2. Rezul'taty chislennyh gazodinamicheskih raschetov vzaimodeistviya sverhzvukovyh zvezdnyh vetrov WR- i O-komponentov v dvoinoi sisteme V444 Lebedya (iz st.: Stevens I.R., Blondin J.M., Pollock A.M.T. // Astrophys. J. 1992. Vol. 386. P. 265-287). Zvezda WR raspolozhena sleva. Pokazano raspredelenie plotnosti v udarnyh volnah, sformirovannyh v vetre zvezdy WR i vetre zvezdy O

Na ris. 3 pokazany rezul'taty gazodinamicheskih chislennyh raschetov dlya sistemy V444 Cyg s uchetom vliyaniya tormozheniya radiaciei O-zvezdy vetra WR-zvezdy. Uchet tormozyashego vliyaniya polya izlucheniya O-zvezdy na dvizhenie vetra WR-zvezdy, vypolnennyi S.P. Ovoki i K.G. Geli (SShA), privodit k umen'sheniyu velichiny rentgenovskoi svetimosti udarnoi volny i uvelicheniyu ee ugla raskrytiya.

Ris. 3. Rezul'taty chislennyh gazodinamicheskih raschetov vzaimodeistviya sverhzvukovyh zvezdnyh vetrov WR- i O-komponentov v dvoinoi sisteme V444 Lebedya s uchetom tormozheniya vetra zvezdy WR davleniem radiacii O-zvezdy. Pokazany vektory skorosti dvizheniya veshestva v vetrah i raspredelenie plotnosti (naibolee temnye oblasti sootvetstvuyut naibol'shim znacheniyam plotnosti plazmy). V zavisimosti ot velichiny neprozrachnosti vetra zvezdy WR menyaetsya ugol raskrytiya udarnoi volny vblizi zvezdy O (iz st.: Owocki S.P., Gayley K.G. // Astrophys. J. 1995. Vol. 454. P. L145-L148)

Rezul'taty nablyudenii

V 1982 godu gruppa Antoni Moffata, obrabotav rezul'taty nablyudenii s borta rentgenovskoi observatorii "Einshtein", obnaruzhila rentgenovskoe izluchenie ot izvestnoi zatmennoi dvoinoi sistemy WR+O V444 Lebedya. Poskol'ku rasstoyanie do etoi sistemy izvestno (~ 2 kpk), iz nablyudaemogo rentgenovskogo potoka v diapazone 0,2-4 keV poluchaetsya svetimost' sistemy V444 Cyg v rentgenovskom diapazone L_X . Srednee za orbital'nyi period (p $\simeq$ 4,2 sutok) znachenie L_X dlya V444 Lebedya sostavlyaet ~10³³ erg/s. Dokazatel'stvom togo, chto eta rentgenovskaya svetimost' izluchaetsya v udarnoi volne, obrazovannoi pri stolknovenii zvezdnyh vetrov WR- i O-komponentov, yavlyaetsya peremennost' rentgenovskogo potoka, a takzhe "zhestkosti" spektra rentgenovskogo izlucheniya, korreliruyushaya s fazoi orbital'nogo perioda p $\simeq$ 4,2 sutok (ris. 4).

Ris. 4.a - rentgenovskaya svetimost' L_X zatmennoi dvoinoi sistemy WR+O V444 Lebedya (v edinicah 10³³ erg/s) kak funkciya vremeni, vyrazhennogo v yulianskih dnyah JD. Velichina svetimosti L_X i "zhestkost'" rentgenovskogo spektra (b) korreliruyut s fazoi orbital'nogo perioda p = 4,2 sutok. Eto dokazyvaet, chto rentgenovskoe izluchenie formiruetsya v prostranstve mezhdu komponentami v oblasti stolknoveniya zvezdnyh vetrov WR- i O-komponentov (iz st.: Moffat A.F.J., Firmani C., McLean I.S., Seggewiss W. // Proc. IUE Symp. "Wolf-Rayet Stars: Observations, Physics, Evolution". 1982. P. 577-581)

Rentgenovskii potok regulyarno umen'shaetsya primerno v dva raza v momenty, kogda zvezda WR vperedi O-zvezdy. V eti zhe momenty nablyudayutsya zavaly myagkogo konca rentgenovskogo spektra, usilivayushie ego "zhestkost'" i svidetel'stvuyushie o pogloshenii v zvezdnom vetre zvezdy WR. Hotya generaciya rentgenovskogo izlucheniya v udarnoi volne ne vyzyvaet somneniya, nablyudatel'noe znachenie rentgenovskoi svetimosti udarnoi volny _X = 10³³ erg/s v sisteme V444 Cyg primerno na poryadok nizhe teoreticheskogo (~10³⁴ erg/s) dazhe posle ucheta ohlazhdeniya goryachei plazmy na fronte udarnoi volny komptonovskim mehanizmom. Eto rashozhdenie mozhet byt' svyazano s ryadom prichin. Vo-pervyh, sistema V444 Lebedya ves'ma tesnaya (p $\simeq$ 4,2 sutok) i vpolne vozmozhno, chto v oblasti stolknoveniya zvezdnyh vetrov velichiny ih skorostei eshe ne dostigli svoih maksimal'nyh, predel'nyh znachenii. Vo- vtoryh, tormozyashee deistvie potoka izlucheniya sputnika O-zvezdy na veter zvezdy WR mozhet ponizhat' ego skorost' v napravlenii vdol' linii centrov komponentov, chto takzhe privodit k umen'sheniyu rentgenovskoi svetimosti udarnoi volny i ponizheniyu temperatury plazmy za ee frontom. V-tret'ih, izvestno, chto zvezdnyi veter zvezd WR imeet sil'no neodnorodnuyu, klochkovatuyu strukturu. Uchet etoi klochkovatosti takzhe pozvolyaet umen'shit' velichinu rentgenovskoi svetimosti udarnoi volny v sisteme V444 Lebedya. V-chetvertyh, chast' rentgenovskogo izlucheniya udarnoi volny, osobenno v myagkom diapazone spektra, pogloshaetsya v vetre zvezdy WR i zvezdy O i ne dohodit do nablyudatelya.

Uchityvaya izlozhennoe, mozhno schitat' soglasie mezhdu nablyudatel'noi i teoreticheskoi ocenkami rentgenovskoi svetimosti udarnoi volny v sisteme V444 Cyg udovletvoritel'nym.

Okonchatel'noe dokazatel'stvo sushestvovaniya udarnoi volny vblizi O-zvezdy v sisteme V444 Lebedya bylo polucheno amerikanskimi uchenymi S. Shorom i D. Braunom s ispol'zovaniem ul'trafioletovyh spektrov vysokogo razresheniya, poluchennyh s borta evropeiskoi orbital'noi observatorii IUE. V fazah orbital'nogo perioda 0,47 i 0,60, kogda O-zvezda raspolozhena vperedi zvezdy WR, absorbcionnyi komponent profilya rezonansnoi emissionnoi linii CIV 1550 rezko smeshaetsya v korotkovolnovuyu chast' spektra. Sootvetstvuyushee znachenie predel'noi skorosti zvezdnogo vetra, izmeryaemoi po absorbcionnoi linii, uvelichivaetsya ot 2000 km/s (harakternoe dlya zvezdy WR) do 4000 km/s (tipichnoe dlya zvezdy O). Takoe rezkoe i sil'noe izmenenie velichiny nablyudaemoi predel'noi skorosti svyazano s tem, chto v eti momenty (fazy 0,47 i 0,60) my vidim, kak izluchenie zvezdy WR prohodit granicu razdela vetrov WR- i O-zvezdy, kotoraya svyazana s udarnymi volnami, obrazovannymi v rezul'tate stolknoveniya vetrov (ris. 5).

Ris. 5.Udarnaya volna v sisteme V444 Lebedya, obrazovannaya stolknoveniem vetrov zvezdy WR i zvezdy O. Struktura udarnoi volny vosstanovlena iz nablyudenii peremennosti korotkovolnovogo absorbcionnogo komponenta rezonansnoi linii izlucheniya CIV 1550 v ul'trafioletovom spektre V444 Cyg. Udarnaya volna raspolozhena nesimmetrichno otnositel'no linii centrov WR- i O-komponentov iz-za vliyaniya ih orbital'nogo dvizheniya (iz st.: Shore S.N., Brown D.N. // Astrophys. J. 1988. Vol. 334. P. 1021)

Okonchatel'nyi vyvod o nalichii u bol'shinstva izvestnyh dvoinyh (WR+O)-sistem izbytka rentgenovskogo izlucheniya, obuslovlennogo stolknoveniem zvezdnyh vetrov, byl sdelan Pollokom v 1987 godu. Im byli obrabotany rentgenovskie nablyudeniya 48 zvezd WR, vypolnennye s borta observatorii "Einshtein" v diapazone 0,2-4 keV. Iz nih 20 sut' dvoinye (WR+O)-sistemy. Srednee znachenie rentgenovskoi svetimosti L_X dlya odinochnyh zvezd WR sostavlyaet 5 $\cdot$ 10³¹ erg/s, v to vremya kak dlya dvoinyh (WR+O)-sistem velichina L_X lezhit v predelah 10³²-10³⁴ erg/s. V chetyreh WR+O dvoinyh sistemah naidena korrelyaciya rentgenovskoi svetimosti L_X i spektra rentgenovskogo izlucheniya s fazoi orbital'nogo perioda. Eto dokazyvaet, chto rentgenovskoe izluchenie voznikaet v prostranstve mezhdu komponentami dvoinoi (WR+O)-sistemy, to est' v oblasti stolknoveniya zvezdnyh vetrov WR- i O-komponentov. Nekotorye zvezdy WR yavlyayutsya istochnikami neteplovogo (sinhrotronnogo) radioizlucheniya, kotoroe formiruetsya v rezul'tate izlucheniya relyativistskih elektronov v magnitnom pole. Istochnikom relyativistskih elektronov, po-vidimomu, yavlyayutsya udarnye volny v dvoinyh (WR+O)-sistemah, obrazovannye v rezul'tate stolknoveniya zvezdnyh vetrov. Uskorenie elektronov do relyativistskih energii mozhet proishodit' pod vozdeistviem razlichnyh plazmennyh neustoichivostei na fronte udarnoi volny.

V tesnyh dvoinyh (WR+O)-sistemah neteplovoe radioizluchenie udarnoi volny pogloshaetsya v zvezdnom vetre i ne dohodit do nablyudatelya. Odnako v razdelennyh sistemah WR+O (naprimer, v sisteme HD 193793, p = 7,94 goda) neteplovoe radioizluchenie nablyudaetsya. Krome togo, u sistemy HD 193793 v momenty, blizkie k prohozhdeniyu zvezdy WR cherez periastr orbity (orbita sistemy - ellips s ekscentrisitetom e $\simeq$ 0,8), nablyudayutsya vspyshki infrakrasnogo izlucheniya, obuslovlennye formirovaniem pyli v oblasti vzaimodeistviya zvezdnyh vetrov. Formirovanie pyli mozhet stimulirovat'sya vozrastaniem plotnosti veshestva zvezdnogo vetra zvezdy WR vblizi udarnoi volny.

Takim obrazom, udarnye volny, obrazovannye pri stolknovenii zvezdnyh vetrov v dvoinyh (WR+O)-sistemah privodyat k mnogoobraznym nablyudatel'nym proyavleniyam v rentgenovskom, ul'trafioletovom, infrakrasnom i radiodiapazonah spektra. V 1991 godu amerikanskie uchenye T. Klebovski i K. Garmani obnaruzhili izbytki rentgenovskogo izlucheniya ot dvoinyh (O+O)-sistem, soderzhashih obychnye zvezdy spektral'nogo klassa O. Eti izbytki takzhe obuslovleny nalichiem udarnyh voln, sformirovannyh v rezul'tate stolknoveniya zvezdnyh vetrov.

Zaklyuchenie

V 1999-2000 godah planiruetsya zapusk na orbitu vokrug Zemli rentgenovskih observatorii novogo pokoleniya s chuvstvitel'nost'yu v ~100 raz vyshe, chem u observatorii "Einshtein", naprimer observatorii AXAF (SShA) i "Spektr-RG" (Rossiya). Na etom urovne chuvstvitel'nosti mozhno budet uverenno izmeryat' ne tol'ko rentgenovskie potoki ot udarnyh voln v dvoinyh sistemah, no i registrirovat' spektry rentgenovskogo izlucheniya, generiruemogo v oblasti stolknoveniya zvezdnyh vetrov. Eto otkryvaet novye vozmozhnosti dlya issledovanii tesnyh dvoinyh sistem zvezd raznyh tipov. Perechislim vazhneishie iz nih.

1. Otkrytie novyh dvoinyh sredi zvezd WR po usilennomu rentgenovskomu izlucheniyu. Etot metod byl predlozhen avtorom stat'i v 1976 godu. Vazhno, chto etot metod obnaruzheniya dvoinyh ne zavisit ot nakloneniya orbity i. K nastoyashemu vremeni uzhe otkryto neskol'ko novyh dvoinyh (WR+O)-sistem etim metodom.

2. Pryamoe opredelenie himicheskogo sostava zvezdnyh vetrov zvezd WR po rentgenovskim spektram udarnyh voln v dvoinyh (WR+O)-sistemah.

3. Issledovanie struktury i dinamiki zvezdnyh vetrov po peremennosti rentgenovskogo izlucheniya ot udarnyh voln.

REKOMENDUEMAYa Literatura


[1]	Cherepashuk A.M. Uzkopolosnaya elektrofotometriya zatmenno-dvoinoi zvezdy tipa Vol'fa-Raie V444 Lebedya // Peremennye zvezdy. 1967. T. 16. S. 226.
[2]	Cherepashuk A.M. Vozmozhnost' obnaruzheniya dvoinyh sredi zvezd Vol'fa-Raie po ih rentgenovskomu izlucheniyu // Pis'ma v "Astron. zhurn.". 1976. T. 2, No 7. S. 356.
[3]	Priluckii O.F., Usov V.V. Rentgenovskoe izluchenie tesnyh dvoinyh sistem massivnyh zvezd // Astron. zhurn. 1976. T. 53. S. 6.
[4]	Cherepashchuk A.M., Katysheva N.A., Khruzina T.S., Shugarov S.Yu. Highly Evolved Close Binary Stars: Catalog. L.: Gordon and Breach Publ., 1996. P. 49.

Publikacii s klyuchevymi slovami: udarnye volny - Tesnye dvoinye sistemy - massivnye zvezdy - rentgenovskoe izluchenie - zvezdnyi veter Publikacii so slovami: udarnye volny - Tesnye dvoinye sistemy - massivnye zvezdy - rentgenovskoe izluchenie - zvezdnyi veter
Sm. takzhe: Sharpless 308: tumannost' Golova Del'fina Kol'cevaya tumannost' vokrug WR 134 ζ Zmeenosca: ubegayushaya zvezda Tumannost' Orla i goryachie rentgenovskie zvezdy Kol'cevaya tumannost' WR 134 Sharpless 2-308: tumannost' Del'fin Zvezda Vol'fa-Raie WR 124 Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce