Рентгенови наблюдения на Apep Plume с обсерваторията Chandra

Apep Plume (2XMM J160050.7-514245; WR~70-16) е ярък рентгенов източник, открит случайно при наблюдения на остатъка от свръхнова G330.2+01.0 с обсерваторията XMM-Newton на Европейската Космическа Агенция. Наблюдения в инфрачервения спектрален диапазон разкриват интересна форма на областта (с размер 12 arcsec), запълнена с космически прах, който е източник на това лъчение – ‘прахови пера’ (dust plume). Именно това е причината този обект да бъде назован Apep Plume (виж Фиг. 1 и 2). Apep Plume е нетоплинен радио източник с характерен размер от 47 mas. Последвалите оптически наблюдения показват, че това е двойна звездна система с разстояние между компонентите от 47 mas, като звздните компоненти са горещи масивни звезди от типа Волф-Райе. Те също показват, че в близост до двойната система (на разстояние от 0.7 arcsec) има трета гореща звезда (вероятно OB свръхгигант). Подробности за характеристиките на Apep Plume са дадени в статиите на Callingham et al. (2019, 2020), Han et al. (2020) и Marcote et al. (2021). Всички тези характеристики на Apep Plume я правят пълноправен член на фамилията от двойни звезди с Взаимодействащи Звздни Ветрове (ВЗВ).

 

Най-добрият начин за проверка на валидността на дадена физическа картина е чрез директно сравнение на нашите теоретични модели с резултатите от наблюденията. Поради високите скорости на звездния вятър на масивните звезди, съвответно на ударните вълни в зоната на ВЗВ, наблюденията в рентгеновия спектрален диапазон ни дават най-пълна картина на физиката на ВЗВ в масивните двойни системи.

Apep Plume представлява особен интерес защото може да бъде използван като ‘лаборатория’ за изследването на ВЗВ в двойна система с масивни звезди от типа Волф-Райе. За тази цел през месец май 2023 г. бяха извършени наблюдения на Apep Plume с рентгеновата обсерватория Chandra на НАСА по проект на учени от Института по Астрономия с Национална Астрономическа Обсерватория (Светозар Жеков & Благовест Петров). Наблюденията показаха, че източникът на рентгеново излъчване в Apep Plume е точков (point source), т.е. излъчването е от двойната звездна система в този обект. За отбелязване е отличната пространствена разделителна способност на обсерваторията Chandra – 0.5 arcsec!

Спектралният анализ на тези наблюдения се проведе, прилагайки ‘глобален пдоход’ при моделирането на физическата картина на ВЗВ в масивни двойни системи. Този ‘глобален подход’ включва (а) анализ на оптическите спектри на изследвания обект, (б) последващо моделиране на рентгеновото излъчване на ВЗВ. Важно е да се отбележи, че входни параметри за хидродинамичния модел на ВЗВ са темпът на загуба на маса и скоростта на вятъра за всяка от компонентите на двойната система.

Тези параметри за случая на Apep Plume са получени с прилагането на нов метод за фитиране на оптическите спектри на масивните звезди, разработен от същия екип от учени от ИА с НАО. Бяха анализирани оптическите спектри на Apep Plume, налични в архива на Европейската Южна Обсерватория (Чили), получени със спектрографа X-SHOOTER. Така получените параметри са използвани за директно моделиране на рентгеновия спектър на Apep Plume, получен с обсерваторията Chandra.

Основен резултат от този ‘глобален подход’ е, че физическата картина на ВЗВ добре описва наблюдаваните характеристики на Apep Plume, но при условие, че темпът на загуба на маса е около 2.5 пъти по-малък от този, който е небходим за обяснение на оптическия спектър на тази двойна система. Това несъответствие е важно, защото предполага или неточности в текущите модели за звездни ветрове, или възможното влияние на допълнителни физически процеси, които все още не са напълно разбрани. Също така важен детайл за изясняването на причините за това несъответствие е определянето на разстоянието до Apep Plume с добра точност, което се очаква да стане след окончателния анализ на астрометричните наблюденията със спътника Gaia на Европейската Космическа Агенция.

Резултатите от това изследване (вкл. цитираната по-горе литература) са дадени в статия, публикувана в списанието Astronomy & Astrophysics: Zhekov, S.A. & Petrov, B.V., 2025, ‘Chandra high-resolution spectra of Apep Plume: Exploring the colliding-wind picture in X-rays’, Astronomy & Astrophysics, Volume 693, id.A266 https://doi.org/10.1051/0004-6361/202452599