Проекты

Морфология кривых блеска рентгеновских новых

Работа – победитель открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Астрономия и космические технологии» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Астрофизика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 444
Предметы: Физика, Астрономия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Работ по классификации вспышек на момент написания работы найдено не было, только отдельные описания крупных вспышек.

Цель

Исследование рентгеновских новых H 1743-322 (IGR J17464-3213) и GX 339-4

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Орбитальные обсерватории MAXIISS, SWIFT и RTXE

Описание

По данным многолетних наблюдений обсерваторий SWIFT, RXTE и MAXI рентгеновских новых H1743-322 (IGRJ17464-3213) и GX339-4 исследована морфология и выполнена классификация кривых блеска их рентгеновских вспышек. В частности, показано существование у обоих источников двух кардинально отличающихся типов вспышек: мягких (S) и жёстких (H), выявлены их разновидности: ультраяркие (U) и промежуточные (I) вспышки. В рамках модели «усечённого диска» обсуждена природа различий в профиле кривых блеска этих вспышек.

В ходе работы было выявлено несколько характерных типов кривых блеска вспышек, причём у обоих источников, были описаны и классифицированы вспышки за пятнадцатилетний период.

Результаты работы/выводы       

  1. В зависимости от формы профиля кривых блеска в мягком 2–4 кэВ и жестком 15–50 кэВ диапазонах энергий вспышки этих рентгеновских новых можно отнести к одному из нескольких характерных типов: жёсткие H, мягкие S, ультрамягкие U, промежуточные I и, возможно, микровспышки M.
  2. Отличие между типами вспышек успешно объясняется в модели «усечённого» аккреционного диска и связано с присутствием (вспышки типа I, S и U) или отсутствием (вспышки типа H) в широкополосном рентгеновском спектре излучения источника мощной мягкой чернотельной компоненты, формирующейся во внешней холодной непрозрачной области аккреционного диска.
  3. Появление чернотельной компоненты в рентгеновском спектре источника (фаза II вспышек типа I, S и U) сопровождается резким уменьшением потока его жёсткого.
  4. Мягкая рентгеновская компонента в спектре рентгеновских новых во время их жёсткого спектрального состояния не связана с холодной областью диска и формируется в той же высокотемпературной внутренней области, что и жёсткое излучение.
  5. Болометрические кривые блеска ряда вспышек рентгеновской новой GX 339-4 имели почти симметричную форму с равными фазами подъёма и спада интенсивности, они резко отличались от кривых блеска рентгеновской новой H 1743-322, характеризовавшихся быстрым подъёмом и медленным спадом; симметричная форма кривых может возникать из-за большей мощности вспышек новой GX 339-4 и преобладания в непрозрачности аккрецирующего вещества в её диске томсоновского рассеяния.
  6. Провал в кривой блеска рентгеновской новой GX 339-4 в мягком 2–4 кэВ диапазоне при переходе от фазы I к фазе II мягких вспышек (типов S и U) как раз и связан с изменением формы спектра новой при исчезновении в нём мягкой степенной рентгеновской компоненты и появлении мягкой чернотельной рентгеновской компоненты.
  7. Слабый повторный всплеск активности, наблюдаемый в жёстких 15–50 кэВ кривых блеска S- и U-вспышек рентгеновской новой GX 339-4 во время её фазы II, тоже может иметь другую природу по сравнению с природой жёстких вспышек во время фаз I и III; он может быть следствием повышения температуры поверхности холодной части диска вблизи её внутреннего края.
  8. Жёсткие вспышки рентгеновского транзиента GX 339-4 (одна или несколько) всегда предшествуют долгим мягким вспышкам, тогда как вспышки рентгеновской новой H 1743-322 имеют более сложное распределение – после гигантской вспышки 2003 года в течение 6–7 лет наблюдались лишь мягкие вспышки типов U, S и I, в последующем происходили практически одни жёсткие вспышки.
  9. Выбор, вспышка какого типа реализуется в данный момент времени, похоже, зависит только от достигнутой максимальной болометрической светимости источника (максимального темпа аккреции) и, соответственно, от полной массы вещества, перетекшего во время вспышки на чёрную дыру. Мягкая (мощная) вспышка развивается только в том случае, когда темп аккреции достигает некоторого критического значения. В жёстких вспышках положение «радиуса обрыва», на котором происходит испарение холодного непрозрачного диска и его превращение в высокотемпературный полупрозрачный диск, либо полностью контролируется темпом аккреции, либо вообще находится слишком далеко от чёрной дыры, чтобы оказывать заметное влияние на его излучение.
  10. По данной работе была выпущена статья в журнале «Письма в астрономический журнал», 2020, том 46, № 3.

Перспективы использования результатов работы

Работа представляет собой фундаментальное исследование морфологии кривых блеска двух рентгеновских новых.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт космических исследований РАН