<< Titul'nyi list
| Oglavlenie |
2. Opticheskie strui >>
Razdely
1. Vvedenie
Horosho izvestnyi unikal'nyi ob'ekt SS433 byl vydelen v obzore zvezd s
emissiei H
Stephenson and Sanduleak (1977), soderzhashem 455 ob'ektov
ploskosti Galaktiki. SS433 okazalsya peremennym neteplovym radioistochnikom
(Feldman et al., 1978; Seaquest et al. 1978) i peremennym rentgenovskim
istochnikom (Marshall et al., 1978). V pervyh shelevyh spektrah etogo ob'ekta
(Ciatti et al., 1978; Mammano and Vittone, 1978; Clark and Murdin, 1978)
byli obnaruzheny
yarkie i peremennye linii neponyatnogo proishozhdeniya. B. Margon s
kollegami (Margon, 1979; Margon et al., 1979ab) udalos' otozhdestvit'
eti emissii s liniyami vodoroda i neitral'nogo geliya, kotorye byli smesheny na
desyatki tysyach km/s v krasnuyu i golubuyu storonu po pare linii na kazhdyi
perehod. Nablyudaemye ogromnye smesheniya linii ne mogli vozniknut' za schet
Zeemanovskogo rasshepleniya linii (Liebert et al., 1979), bylo ochevidno,
chto smeshennye linii voznikali za schet effekta Dopplera v dvizhushemsya gaze.
Vyyasnilos', chto smeshennye linii vodoroda i HeI voznikayut v dvuh protivopolozhno
napravlennyh struyah gaza (Fabian and Rees, 1979; Milgrom, 1979a;
Margon et al., 1979c), eti strui periodicheski menyayut svoe polozhenie
v prostranstve ("precessiruyut"), chto privodit k "dvizheniyu" linii po spektru.
Tak nachalis' intensivnye issledovaniya SS433, dvoinoi sistemy s unikal'nymi
svoistvami.
Osnovnym otlichitel'nym svoistvom SS433, vydelyayushim ego sredi drugih
dvoinyh zvezd s relyativistskim ob'ektom, yavlyaetsya to, chto v SS433
realizuetsya nepreryvnyi (ne tranzientnyi) rezhim sverhkriticheskoi
akkrecii gaza na relyativistskuyu zvezdu. Pri etom formiruetsya
sverhkriticheskii akkrecionyi disk i uzkie strui gaza, rasprostranyayushiesya
iz vnutrennih oblastei diska perpendikulyarno k ego ploskosti s relyativistskoi
skorost'yu 79000 km/s. Vtoroi komponent sistemy, zvezda-donor, ochevidno,
perepolnyaet svoyu kriticheskuyu polost' Rosha, chto obespechivaet
moshnyi,
/god, i primerno nepreryvnyi
temp peretekaniya gaza v oblast' relyativistskoi zvezdy. Fakticheski,
otvet na vopros o prichine unikal'nosti SS433 sredi drugih massivnyh
rentgenovskih dvoinyh zvezd (s chernoi dyroi ili neitronnoi zvezdoi)
zaklyuchaetsya v vyyavlenii prichin stol' vysokogo tempa perenosa massy
v SS433 (van den Heuvel, 1981; Shklovskii, 1981).
Interesno, chto do sih por ne naideno nikakih yavnyh nablyudatel'nyh svidetel'stv nalichiya v sisteme SS433 ni sobstvenno akkrecionnogo diska, ni "normal'noi" ili "opticheskoi" zvezdy. Tem ne menee issledovateli ne imeyut nikakih somnenii v prisutstvii etih dvuh tel v SS433. Svyazano eto ne tol'ko s imeyushimsya opytom isledovanii desyatkov tesnyh dvoinyh rentgenovskih sistem s neitronnymi zvezdami ili chernymi dyrami v kachestve relyativistskoi zvezdy sistemy. Sushestvuet mnozhestvo kosvennyh svidetel'stv i proyavlenii etih dvuh ob'ektov. Vse osnovnye svoistva SS433 horosho opisyvayutsya v ramkah sovremennyh predstavlenii o sverhkriticheskom rezhime diskovoi akkrecii, vpervye obsuzhdennom Shakura and Sunyaev (1973).
Eto tesnaya dvoinaya, massivnaya, zatmennaya sistema, orbital'nyi period raven
dnya (Crampton et al., 1980; Cherepashchuk, 1981).
Horosho nablyudayutsya
zatmeniya oboih tel v opticheskom i blizhnem IK diapazonah i zatmeniya osnovanii
relyativistskih strui v rentgenovskom diapazone. Istochnik strui (akkrecionnyi
disk ili ob'ekt v centre diska) sushestvenno yarche vtorogo komponenta -
zvezdy-donora. Akkrecionnyi disk SS433 precessiruet, menyaet svoyu
orientaciyu v prostranstve s periodom 
dnya,
strui povtoryayut precessionnoe
dvizhenie. Fakticheski v sisteme SS433 my nablyudaem tol'ko plotnyi veter,
istekayushii iz akkrecionnogo diska, dve yarkie oblasti v central'noi chasti
diska, v mestah vyhoda relyativistskih strui. S nablyudatel'noi tochki
zreniya zvezda v SS433 proyavlyaetsya tol'ko kak
ob'ekt, kotoryi periodicheski zatmevaet akkrecionnyi disk i gazovye potoki,
formiruyushie disk, otrazhaet izluchenie yarkih central'nyh oblastei, i
vozmushaet veter diska. Precessiya akkrecionnogo diska kardinal'no
menyaet fotometrichekie svoistva (orbital'nuyu krivuyu bleska) i zametno
menyaet spektral'nye svoistva sistemy.
V dal'neishem my budem pol'zovat'sya terminom "akkrecionnyi disk",
ponimaya pod etim ne tol'ko sobstvenno disk, kotoryi tam dolzhen sushestvovat',
no i veter diska, a takzhe termin "opticheskaya" ili "normal'naya"
zvezda,
nesmotrya na to, chto ob etoi zvezde izvestno ochen' malo.
V etom obzore my opishem osnovnye svoistva relyativistskih strui i akkrecionnogo diska - mashiny, generiruyushei strui SS433 - izvestnye na dannyi moment (nachalo 2002 g.), prichem, glavnym obrazom, kasayas' rezul'tatov nablyudenii i ih interpretacii. Spektral'nye i fotometricheskie issledovaniya SS433 kak dvoinoi sistemy budut takzhe opisany, tak kak ih rezul'taty neobhodimy dlya ponimaniya prirody diska i strui. Osnovnaya massa nablyudatel'nyh dannyh po SS433 byla poluchena v pervye gody issledovanii, vo vremya "buma SS433". Osnovnye idei i modeli, ob'yasnyayushie povedenie SS433, takzhe byli vyskazany v pervye gody issledovanii. Vo mnogom eti idei poluchali podtverzhdenie v posleduyushih nablyudeniyah. Poetomu izvestnye opublikovannye obzory po SS433 ves'ma cenny i seichas. My otsylaem chitatelya k etim obzoram ne tol'ko za dannymi ob istorii issledovanii SS433, ob'ekta, sygravshego i igrayushego seichas principial'nuyu rol' v sovremennoi astrofizike, no i po sushestvu etih obzorov. Eto obzor Margon (1984), podvodyashii itog pyatiletnemu issledovaniyu ob'ekta, obzor rezul'tatov fotometricheskih issledovanii Cherepashchuk (1989), obzory modelei SS433 i teoreticheskih predstavlenii Milgrom (1981), Petterson (1981) i Katz (1986), a takzhe obzoram Clark (1985), Zwitter et al. (1989), Vermeulen (1996). Rezul'taty novyh nablyudenii, osobenno rentgenovskih observatorii i radiointerferometrii, a takzhe chislennyh eksperimentov, konechno, vnesli fundamental'nyi vklad v ponimanie SS433.
Zdes' vo Vvedenii my perechislim ves'ma kratko osnovnye parametry SS433 (mnogie iz kotoryh budut detal'no obsuzhdat'sya nizhe) dlya togo, chtoby dal'neishie glavy obzora mozhno bylo chitat' nezavisimo.
1.1. Parametry SS433
SS433, eto zhe peremennaya zvezda V1343 Aquilae, raspolozhen na rasstoyanii
5 kpk, primerno v galakticheskoi ploskosti (
). Eto otnositel'no yarkaya krasnaya zvezda, 
, 
, 
(Goranskii et al., 1998a).
Kartu sravneniya SS433 i rezul'taty fotometrii okruzhayushih zvezd
mozhno naiti v (Leibowitz and Mendelson, 1982).
SS433 ispytyvaet sil'noe pogloshenie,
, istinnaya
svetimost' ob'ekta pri predpolozhenii izotropnogo izlucheniya sostavlyaet
erg/s (Cherepashchuk et al., 1982;
Dolan et al., 1997). Eto odna iz samyh yarkih zvezd Galaktiki, maksimum
izlucheniya SS433 prihoditsya na ul'trafioletovyi diapazon.
V infrakrasnom diapazone imeetsya izbytok v polosah L i K, v kotoryh
srednii blesk ob'ekta raven sootvetstvenno
i
(Giles et al., 1980; Kodaira et al., 1985).
Izbytok svyazan so svobodno-svobodnym
izlucheniem gaza v neposredstvennoi okrestnosti sistemy.
V rentgenovskom diapazone svetimost' SS433 okolo 
erg/s
(Brinkmann et al., 1991; Kotani et al., 1996; Marshall et al., 2002).
Rentgenovskoe izluchenie v diapazone
1-10 keV v osnovnom opredelyaetsya goryachim (
K) gazom
strui, poyavlyayushimsya nad fotosferoi akkrecionnogo diska.
V opticheskom spektre SS433 krome emissionnyh linii obeih strui, peremeshayushimisya v sootvetstvii s precessionnym i nutacionnym periodami, nablyudayutsya ochen' yarkie i peremennye "stacionarnye" linii vodoroda, HeI, HeII, CIII, NIII, a takzhe bolee slabye emissii FeII (Murdin et al., 1980; Crampton and Hutchings, 1981). Poslednie, naryadu s liniyami HI i HeI, v opredelennye fazy precessii pokazyvayut yavnye profili tipa PCyg. Vse eti linii formiruyutsya kak v vetre, istekayushem iz akkrecionnogo diska, tak i v gazovyh potokah v sisteme. Linii normal'noi zvezdy ne byli obnaruzheny (Gies et al., 2002a) vplot' do poslednego momenta, nesmotrya na neodnokratnye popytki issledovatelei, odnako, samye poslednie dannye (Gies et al., 2002b) pokazyvayut, chto zvezda-donor v SS433 yavlyaetsya proevolyucionirovavshim sverhgigantom tipa A.
Izluchenie SS433 ves'ma peremenno vo vseh izuchennyh diapazonah spektra. Krome sporadicheskoi peremennosti (vspyshek), nablyudayutsya aktivnye i spokoinye sostoyaniya. V spokoinyh sostoyaniyah v optike, IK i rentgenovskom diapazonah nablyudaetsya peremennost' s orbital'nym i precessionnym periodami. V aktivnyh sostoyaniyah, kotorye dlyatsya ot 30 do 90 dnei, srednii blesk ob'ekta povyshaetsya primerno v 1.5 raza, na etom fone nablyudayutsya moshnye vspyshki s harakternym vremenem chasy - dni (Irsmambetova, 1997), pri etom SS433 "krasneet", t. e. usilivaetsya obmen i istechenie gaza iz sistemy. Osobenno naglyadno aktivnye periody vidny v radiodannyh, gde imeyutsya dlinnye ryady nablyudenii (Bonsignori-Facondi et al., 1986; Fiedler et al., 1987).
1.2. Strui SS433
Samoe udivitel'noe yavlenie v SS433 - eto strui. V zavisimosti ot rasstoyaniya
ot istochnika, ili ot temperatury strui, mehanizma izlucheniya i,
sootvetstvenno, metodov nablyudenii my budem razlichat' rentgenovskie strui
(
cm), opticheskie strui (
cm),
radiostrui (
cm), nablyudayutsya takzhe protyazhennye rentgenovskie
strui (
cm). Odnako, eto delenie neskol'ko uslovno, naprimer,
radioizluchenie strui nablyudaetsya prakticheski na vsem protyazhenii
opticheskih strui.
V opticheskih spektrah
strui proyavlyayutsya kak "dvizhushiesya" emissionnye linii vodoroda i HeI.
Linii peremeshayutsya po spektru iz-za izmeneniya naklona strui k luchu zreniya
v svyazi s precessiei. Strui udivitel'no
uzkie, ih rastvor v tom meste, gde izluchayutsya linii vodoroda (rasstoyanie
sootvetstvuet 1-3 dnyam poleta), raven
(Borisov and Fabrika, 1987). V opticheskih struyah dvizhutsya oblaka gaza
(Davidson and McCray, 1980) s normal'noi "astrofizicheskoi" temperaturoi
K. Dlya podderzhaniya izlucheniya gaza v opticheskih struyah
neobhodim istochnik postoyannogo nagreva gaza.
Rentgenovskie strui (Marshall et al., 2002) korotkie (vsego neskol'ko
soten sekund poleta), v nih izluchayutsya linii vysokoionizovannyh
tyazhelyh elementov. Rentgenovskoe izluchenie strui formiruetsya v goryachem gaze
(
K), ohlazhdayushemsya po mere rasprostraneniya strui
za schet rasshireniya i izlucheniya.
Rastvor rentgenovskih strui raven
.
Gaz strui SS433 letit po strogo ballisticheskim traektoriyam.
Potok kineticheskoi energii ili kineticheskaya svetimost' strui ogromna,
erg/s (Panferov and Fabrika, 1997; Marshall et al.,
2002).
V radiodiapazone na masshtabah
neskol'ko uglovyh sekund nablyudaetsya znamenitaya kartina precessiruyushih strui
(Hjellming and Johnston, 1981). Radiopotok ot strui okolo 1 Jy,
svetimost' 
erg/s, mehanizm izlucheniya sinhrotronnyi.
Na "masshtabah VLBI" takzhe horosho vidny
strui (Vermeulen et al., 1987) vplot' do predela razresheniya okolo 2 mas
(Paragi et al., 1999; 2000), gde vo vnutrennei oblasti 
a.e.
uzhe sil'ny effekty samopoglosheniya radioizlucheniya.
Strui SS433 vozbuzhdayut radiotumannost'
W50, ves'ma pohozhuyu na ostatok sverhnovoi. W50 vytyanuta v napravlenii
osi precessii strui (P.A.
) s SS433 v centre,
tumannost' prostiraetsya po obe storony v etih napravleniyah do 50-70 pk.
V etih zhe napravleniyah rasprostranyayutsya
protyazhennye rentgenovskie strui (Brinkmann et al., 1996), kotorye
zakanchivayutsya opticheskimi voloknami (Zealey et al., 1980).
"Kinematicheskaya model'" SS433 (Abell and Margon, 1979), ochen' horosho predskazyvaet polozhenie strui v prostranstve i polozheniya linii po spektru. Eto geometricheskaya model' precessii strui, nizhe ona budet rassmotrena podrobnee. Nesmotrya na nekotorye nestabil'nosti precessionnogo perioda, za bol'shoi promezhutok vremeni eta model' polnost'yu podtverdilas' (Eikenberry et al., 2001). Krome precessionnogo dvizheniya strui sovershayut tak nazyvaemye nutacionnye kolebaniya maloi amplitudy s periodom 6.28 dnya, kotoryi raven polovine sinodicheskogo orbital'nogo perioda. Nutacionnye kachaniya strui (akkrecionnogo diska) vyzvany periodicheskimi prilivnymi vozmusheniyami diska gravitacionnym polem istekayushei zvezdy (Katz et al., 1982), libo vozmusheniyami akkrecionnogo potoka. Pri etom naibolee uspeshnym scenariem precessii v SS433 yavlyaetsya vynuzhdennaya precessiya zvezdy-donora, os' vrasheniya kotoroi ne sovmeshena s os'yu orbity, i plavayushii ili "vedomyi" akkrecionnyi disk (Shakura, 1972; van den Heuvel et al., 1980; Whitmire and Matese, 1980; Katz, 1980).
Krome rezul'tatov nablyudenii strui SS433 i nablyudatel'nyh proyavlenii akkrecionnogo diska i SS433 kak dvoinoi sistemy, v obzore budet opisano sovremennoe sostoyanie ponimaniya fizicheckih processov, igrayushih rol' v struyah, a takzhe pri ih formirovanii i kollimacii. Seichas bylo by preuvelicheniem skazat', chto "zagadka SS433" razreshena; vo mnogih problemah, osobenno kasayushihsya formirovaniya strui i vnutrennei struktury central'nogo ob'ekta, samye interesnye raboty, veroyatno, eshe vperedi. Odnako, progress v ponimanii SS433, uzhe dostignutyi, udivlyaet ne men'she, chem sam SS433. Etot ob'ekt okazal ogromnoe vliyanie na astrofiziku, kak v ponimanii kriticheskih stadii evolyucii tesnyh dvoinyh sistem, tak i ponimanii strui, vybrasyvaemyh iz molodyh zvezd, aktivnyh yader galaktik i mikrokvazarov (Mirabel and Rodriguez, 1999). Poslednie yavlyayutsya samymi blizkimi rodstvennikami SS433. Glavnym, no daleko ne edinstvennym, otlichiem SS433 ot mikrokvazarov ili nekotoryh rentgenovskih novyh, u kotoryh vozmozhny sverhkritichekie epizody akkrecii v moment vspyshki, yavlyaetsya postoyannyi sushestvenno sverhkritichekii rezhim akkrecii na relyativistskuyu zvezdu. SS433 do sih por edinstvennyi ob'ekt zvezdnoi massy, v kotorom my mozhem neposredstvenno nablyudat' rabotayushii sverhkriticheskii akkrecionnyi disk, process vybrosa i rasprostraneniya strui. Bolee togo, etot disk (a takzhe vse gazovye potoki s sisteme, veter iz diska i strui) postoyanno razvorachivaetsya s periodom precessii, zatmevaetsya s orbital'nym periodom, eto nastoyashii podarok dlya issledovatelei, unikal'naya laboratoriya. Dve strui SS433 dolzhny byt' tozhdestvenny drug drugu, no chasto vyglyadyat ves'ma po-raznomu. Menyaya svoyu orientaciyu strui takzhe predostavlyayut zamechatel'nye vozmozhnosti dlya issledovanii povedeniya gaza na relyativistskih skorostyah i sobstvenno relyativistskih effektov.
Vsego po SS433 opublikovano 614 statei, zaregistrirovannyh v ADS (http://adsabs.harvard.edu) na yanvar' 2002 g., i krome etih rabot, eshe v 199 stat'yah ssylka na ob'ekt vstrechaetsya v abstrakte stat'i. Poslednee oznachaet, chto issleduyutsya ob'ekty ili yavleniya, neposredstvenno svyazannye s SS433. V god otkrytiya v 1978 g. bylo opublikovano 5 statei i soobshenii, v posleduyushie 3 goda 1979 - 1981 gg. byl maksimum publikacii, v srednem po 75 statei v god. Dalee kolichestvo publikacii nepreryvno snizhalos', chto vpolne estestvenno. V 1982 - 1989 gg. v srednem publikovalos' po 27 statei v god, v 1990 - 2001 gg. v srednem po 14 statei. Ves'ma primechatel'no, chto nachinaya s 1996 g. intensivnost' isledovanii SS433 vnov' nachala rasti. Eto svyazano ne tol'ko s novymi nablyudeniyami v rentgenovskom diapazone (observatorii ASCA, ROSAT, CHANDRA) i s novymi vozmozhnostyami nablyudenii so sverhdlinnymi bazami v radio, no takzhe s otkrytiem novogo klassa ob'ektov - mikrokvazarov. Poslednee polnost'yu podtverzhdaetsya dinamikoi publikacii rabot, gde nazvanie SS433 vstrechaetsya tol'ko v abstrakte stat'i. Kolichestvo takih statei imelo shirokii maksimum v 1981 - 1986 gg. (kogda chastota pryamyh issledovanii ob'ekta nepreryvno snizhalas'), no i eshe bolee moshnyi maksimum v 1996 - 1999 gg. V dannom obzore, estestvenno, nevozmozhno otrazit' rezul'taty issledovanii bolee chem 800 publikacii po SS433, hotya znachitel'noe bol'shinstvo iz nih vnesli zametnyi vklad v process issledovaniya. Mnogie raboty vdohnovlyali i iniciirovali sleduyushie issledovaniya, nekotorye povorotnye momenty v istorii SS433 imeli pochti detektivnye syuzhety. Glavnaya cel' obzora - dat' sovremennoe predstavlenie ob SS433.
<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Opticheskie strui >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
SS433
Publikacii so slovami: SS433 | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
