Променливост на околозвездния диск на рентгеновата двойна звезда LSI +61 303

Променливост на околозвездния диск на рентгеновата двойна звезда LSI +61 303

Масивните рентгенови двойни звезди представляват двойна система от гореща звезда от спектрален клас О или В с маса по-голяма от 8 слънчеви маси и компактен обект, който може да бъде неутронна звезда или черна дупка. Те се делят на два типа според вида на ОВ звездата – рентгенови двойни, при които донора на маса е гигант или свръхгигант, и Ве рентгенови двойни, при които донора е Ве звезда на Главната последователност на Диаграмата на Херцшпрунг-Ръсел. Ве звездите се въртят бързо – скороста им на върнете е около 70% от критичната скорост (скоростта, при която звездата се разрушава). Това бързо въртене, съчетано с нерадиални пулсации на звездата, формират околозвезден диск около Ве звездата. При движението си около тази Ве звезда, компактния обект акретира вещество (предимно водород) от околозвездния диск. Когато температурата и плътността на това вещество достигне критични стойности, протичат термоядрени реакции. Рентгеновите избухвания се случват веднъж на всеки орбитален цикъл и така се определя орбиталния период на системата.

Схема на Ве рентгенова звезда

LSI +61 303 (V615 Cas) e Ве ренгенова двойна звезда на разстояние от 2.3 kpc. Състои се от В0Vе звезда с маса 12.5 слънчеви маси и радиус 6.7 слънчеви радиуси и компактен обект, чиято природа остава най-голямата мистерия, която LSI +61 303 крие. Най-вероятно той е неутронна звезда със силно магнитно поле, но може да бъде и черна дупка. LSI +61 303 е изхвърлена от разсеяния звезден куп IC 1805 Heart Nebula, част от асоциацията Cas OB6, при избухване на свръхнова преди 1 700 000 години. Десетилетията наблюдения във всички области на електромагнитния спектър все още не са разкрили какъв точно е компактния обект. Орбиталният период на звездата е 26.5 дни. В допълнение към орбиталния период, по радио наблюдения е детектиран период от 4.4 години. Най-вероятната причина за тази периодичност е комбинация от прецесията на Ве звездата и променливия темп на загуба на маса от нея.

Купът IC 1805 Heart Nebula – родното място на LSI +61 303. С жълто е отбелязано положението на LSI +61 303, а със зелена стрелка – мястото, от което звездата е изхвърлена при избухването на свръхнова. (http://www.sky-image.com/home2.html)

Екип от астрономи от Института по Астрономия с Национална Астрономическа Обсерватория – Кирил Стоянов, Радослав Заманов, Георги Латев и Николай Томов, съвместно с колеги от Университета в Хаен, Испания (Josep Martí и Pedro Luque-Escamilla) и Университета в Съсекс, Англия (Гергана Белчева), изследва LSI +61 303 с помоща на Куде спектрографа на 2м телескоп на НАО Рожен. Спектралните наблюдения на емисионната линия Нα са за период от 15 години. Линията Нα е с дължина на вълната 6563Å и се формира в околозвездния диск на Ве звездата. Целта на тези наблюдения е да се изследват физическите параметри на диска и условията, при които се формира Нα излъчването от звездата. Наблюденията, които покриват над 200 орбитални периода, позволяват на астрономите да оценят промяната на параметрите на линията Нα за дълъг период от време и да изследват влиянието на орбиталния период и радиопериода от 4.4 години върху тези параметри.

2м RCC телескоп на НАО Рожен

За периода на наблюдения са събрани 138 спектъра на LSI +61 303 в областта на линията Нα. Астрономите измериха параметри на линията като еквивалeнтна ширина (EW), радиални скорости и полуширина на половината от максимума (FWHM). Периодограмният анализ, приложен на получените данни, показва, че параметрите са модулирани с орбиталния и 4.4-годишния период.

Примери на линията Нα, получени на 25 август 1996 г., 17 септември 2000 г. и 7 юли 2012 г. (отгоре надолу).

Използвайки връзката между разстоянието на двата пика на линията Нα и радиуса на околзвездния диск, беше получено, че той не надвишава повърхнината на Рош в периастър. Радиусът на диска варира от 15 до 56 слънчеви радиуса. Максимумите на еквивалентната ширина на линията Нα и радиуса на околозвездния диск са след периастъра и съвпадат с максимумите на излъчването в рентгеновата и гама областта на електромагнитния спектър. На базата на получените спектрални данни, беше получена оценка на проекцията на скоростта на въртене на Ве звездата v sin i = 349 ± 8 km/s и наклон на орбитата по лъча на зрение i ≈ 70⁰.

Излъчването в Нα и излъчването с високи енергии (рентгенови и гама лъчи) се формират в различни части на рентгеновата звезда. Получените резултати показват връзка между тях. Тази връзка е обект на бъдещи изследвания на екипа, като за целта освен спекрални данни, ще бъдат изследвани и рентгеновото, гама и радио лъчения от звездата и връзката помежду им. Резултатите ще допринесат до разкриването най-голямата мистерия, която LSI +61 303 крие – неутронна звезда или черна дупка е компактния обект в системата.

Резултатите от изследването са публикувани в брой 559 на престижното астрономическо списание Astronomy & Astrophysics (http://www.aanda.org/) и могат да бъдат разгледани на адрес: http://arxiv.org/abs/1309.3947.

За повече информация: К. Стоянов (kstoyanov@astro.bas.bg), Г. Латев (glatev@astro.bas.bg), Р. Заманов (rkz@astro.bas.bg)