Свойства рентгеновского излучения аккрецирующих нейтронных звёзд со слабым магнитным полем по данным орбитальных обсерваторий гранат, интеграл и rxte

костью и предложены возможные объяснения этому феномену. На основе величины потока излучения в максимуме самого яркого из зарегистрированных всплесков получена оценка сверху на расстояние до источника: D~8 кпк. Анализ времени рекуррентности всплесков позволил определить параметр ~140 режима термоядерного горения, что характерно для рентгеновских всплесков, произошедших в результате взрывного горения гелия.

Во Второй главе проведен подробный спектральный анализ излучения барстера KS1731-260 в спокойном состоянии и во время всплеска (рис. 2). Аппроксимация спектра всплеска моделью излучения чёрного тела даёт значение температуры и радиуса излучающей области kTbb=2,16±0,11 кэВ, Rbb=6,1±0,7 км (в предположении расстояния до источника D=7 кпк). Применение модели BDLE (рис. 3), описанной во второй части диссертации, для приближения спектров постоянного излучения источника позволило определить такие параметры системы, как темп аккреции вещества на нейтронную звезду, наклонение системы (~0,85), температура плазмы в пограничном слое и во внутренних областях аккреционного диска. Анализ всплесков в системе позволяет утверждать, что содержание водорода в области термоядерного взрыва на поверхности нейтронной звезды, явившегося причиной возникновения наблюдаемых всплесков, было значительным.

В Третьей главе по данным приборов обсерваторий ГРАНАТ и ИНТЕГРАЛ проведён спектральный анализ рентгеновского барстера GX354-0. По данным телескопа АРТ-П/ГРАНАТ обнаружено и исследовано два всплеска первого рода от этого источника. Получена оценка периода рекуррентности всплесков от источника T~15 кс. Построен и аппроксимирован моделью излучения чёрного тела спектр одного из зарегистрированных всплесков.

Рис.4. Изображения участка неба в поле зрения телескопа IBIS/ISGRI, полученные 17 февраля 2004 г.: во время всплеска, зарегистрированного от ранее неизвестного барстера IGR J17364-2711 (слева); и в течение всего сеанса наблюдений (за исключением момента всплеска) (справа). В первом случае экспозиция равна 10 с, во втором — более 93 000 с. Оба изображения получены в диапазоне энергий 15…25 кэВ. Контуры показывают область достоверной регистрации источников на уровне отношения сигнала к шуму S/N=4;4,7;5,5;6,5;7,6;8,9;... стандартных отклонений (даны с логарифмическим шагом 1,17).

Рис. 5. Распределение всплесков рентгеновского барстера GX354-0 по зна-чениям периода рекуррент-ности.

Четвёртая часть состоит из одной главы, которая посвящена поиску всплесков от рентгеновских барстеров по данным телескопа IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ, а также исследованию их свойств. Проанализировано более 25 тысяч временных историй наблюдений, проведённых детектором ISGRI/IBIS в диапазоне энергий 15…25 кэВ. Обнаружено более 1900 всплесков, 390 из которых удалось отождествить с известными источниками рентгеновского излучения. Открыт один ранее неизвестный рентгеновский источник - барстер (рис. 4). Проведён подробный анализ 135 всплесков, зарегистрированных от рентгеновского барстера GX354-0: исследованы статистические распределения числа всплесков по их длительности, уровню максимального потока и периоду рекуррентности (рис. 5).

В Заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертации.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Разработана, адаптирована для использования с пакетом HEAsoft и апробирована модель BDLE для аппроксимации спектров рентгеновского излучения ярких маломассивных рентгеновских двойных, содержащих нейтронную звезду со слабым магнитным полем в качестве компактного объекта.

2. Впервые проведено всестороннее исследование транзиентного барстера MX0836-429. От этого источника зарегистрированы и исследованы 39 рентгеновских всплесков, проведен спектральный (впервые получены широкополосные рентгеновские спектры) и временной анализ излучения в спокойном состоянии и во время всплесков. Показано существование двух спектральных состояний системы с различной жесткостью. Получено значение верхнего предела на расстояние до источника: D~8 кпк. На основе анализа времени рекуррентности всплесков определен параметр 140 режима термоядерного горения, что характерно для рентгеновских всплесков, произошедших в результате взрывного горения гелия.

3. Проведен подробный спектральный анализ излучения барстера KS1731-260 в спокойном состоянии и во время всплеска. В рамках спектральной модели BDLE определены темп аккреции вещества на нейтронную звезду, наклонение системы, температура плазмы в пограничном слое и во внутренних областях аккреционного диска. Анализ всплесков в системе позволяет утверждать, что содержание водорода в области термоядерного взрыва на поверхности нейтронной звезды, явившегося причиной возникновения наблюдаемых всплесков, было значительным.

4. Создан каталог рентгеновских всплесков, зарегистрированных в 2003-2005 гг. телескопом ISGRI/IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ в диапазоне энергий 15-25 кэВ. На временных историях скорости счета телескопа, записанных с разрешением 5 с, обнаружено 1900 всплесков, 390 из которых удалось локализовать и связать с известными рентгеновскими источниками, в частности 207 – с известными рентгеновскими барстерами. Открыт новый рентгеновский барстер — IGRJ17364-2711. Отмечена уникальность рентгеновского барстера GX354-0: число всплесков от этого источника, зарегистрированных на энергиях выше 15 кэВ, значительно превышает число подобных всплесков, зарегистрированных от других барстеров (более 65% от всех всплесков). Для этого источника исследованы статистические распределения числа всплесков по их длительности, уровню максимального потока и периоду рекуррентности.

Список публикаций по теме диссертации

1. Человеков И.В., Лутовинов А.А., Гребенев С.А., Сюняев Р.А. Наблюдения рентгеновского барстера MX 0836-42 орбитальными обсерваториями ИНТЕГРАЛ и RXTE // Письма в АЖ. 2005. Т. 31. №10. С. 764-779.

2. Человеков И.В., Гребенев С.А., Сюняев Р.А. Наблюдения рентгеновского источника KS 1731-260 телескопом АРТ-П обсерватории ГРАНАТ // Письма в АЖ. 2006. Т. 32. №3. С. 187-198.

3. Человеков И.В., Гребенев С.А., Сюняев Р.А. Каталог жестких рентгеновских всплесков, зарегистрированных телескопом IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ в 2003-2004 гг. // Письма в АЖ. 2006. Т. 32. №7. С. 509-530.

4. Chelovekov I.V., Grebenev S.A., Sunyaev R.A. Search for X-ray bursts in the INTEGRAL/IBIS data of 2003-2005 and discovery of the new X-ray burster IGR J17364-2711 // Proceedings of the 6th INTEGRAL Workshop “The Obscured Universe”, 2006, ESA SP-622.

5. Grebenev S.A., Chelovekov I.V., Sunyaev R.A., Spectral model to describe the emission of bright LMXBs containing a neutron star // Proceedings of the 6th INTEGRAL Workshop “The Obscured Universe”, 2006, ESA SP-622.

Литература

Ван Хорн Х. и Хансен К. (van Horn H.M., Hansen C.J.) // Astrophysical Journal. 1974. V. 191. P. 479.

Вусли С. и Таам Р. (Woosley S.E., Taam R.E.) // Nature. 1976. V. 263. P. 101.

Гильфанов М. и др. (Gilfanov M., Revnivtsev M., Molkov S.) // Astronomy & Astrophysics. 2003. V. 410. P. 217.

Джосс П. (Joss P.C.) // Nature1977. V. 270. P. 310.

Лэмб Д. и Лэмб Ф. (Lamb D.Q., Lamb F.K.) // Astrophysical Journal.1978. V. 220. P. 291.

Мараски Л. и Кавальери А. (Marashi L., Cavaliere A.) // “Highlights in astronomy”.1977 / Ed. E.A. Muller, Reidel, Dordrecht, V. 4, Part I, P. 127.

Хансен К. и ван Хорн Х. (Hansen C.J., van Horn H.M.) // Astrophysical Journal.1975. V. 195. P. 735.

055/02/2 Ротапринт ИКИ РАН

Москва, 117997, Профсоюзная, 84/32

Подписано к печати 21.11.2006

Заказ 2062 Формат 70х 108/32 Тираж 100 0,5 уч.-изд.л.