Массивные рентгеновские двойные в близких галактиках

внегалактического фона и согласуется с предсказаниями функции светимости массивных рентгеновских двойных, полученной из наблюдений обсерваторией Chandra звездообразующих галактик (Гримм и др., 2003). Третий раздел посвящен идентификации массивных рентгеновских двойных на фоне превосходящей популяции АЯГ. Оптическое излучение массивной рентгеновской двойной определяется излучением звезды-компаньона. Таким образом, используя ожидаемые свойства последних и данные оптических и ИК каталогов, можно выделить массивные рентгеновские двойные среди источников других классов. При помощи этой процедуры было отобрано 28 источников в БМО и 50 в ММО, из которых 9 и 32 соответственно классифицированы как надежные массивные рентгеновские двойные. В четвертом разделе обсуждаются полученные результаты. Показано, что число массивных рентгеновских двойных в Большом Магеллановом Облаке согласуется с предсказаниями универсальной функции светимости массивных рентгеновских двойных и темпе звездообразования, полученном по стандартным индикаторам. В то же время, число массивных рентгеновских двойных в ММО существенно превосходит

предсказания, основанные на темпе звездообразования, полученном по светимости в H, УФ, далеком ИК диапазонах (рис. 2). Однако если использовать темп звездообразования, основанный на анализе диаграмм цвет-светимость, то согласие восстанавливается. Поведение функции светимости массивных рентгеновских двойных в целом согласуется с предсказаниями универсальной, однако на малых светимостях есть свидетельства недостатка источников. В данной главе также обсуждается кривая подсчетов АЯГ в направлении на МО. Показано, что она согласуется с кривыми подсчета в других обзорах. В приложении рассмотрены некоторые аспекты кросс-корреляции двух каталогов.

Вторая глава диссертации посвящена влиянию эффекта пропеллера на функцию светимости массивных рентгеновских двойных и состоит из двух разделов. Эффект заключается в остановке аккреции центробежной силой вращающейся магнитосферы нейтронной звезды (Илларионов и Сюняев, 1975). В первом разделе рассчитывается, как он влияет на функцию светимости массивных рентгеновских двойных и показывается, что он должен приводить к недостатку источников с малыми светимостями, Lx

В третьей главе диссертации исследована связь между популяцией массивных рентгеновских двойных и недавним звездообразованием в Магеллановых Облаках. Основным результатом, полученным в этой части работы, является зависимость числа массивных рентгеновских двойных от времени, прошедшего с момента звездообразования, NHMXB(t). Глава состоит из 3 разделов. В первом разделе обсуждается эволюция числа массивных рентгеновских двойных после вспышки звездообразования и рассматриваются факторы, влияющие на нее. Показано, что ее необходимо учитывать при

исследовании массивных рентгеновских двойных в индивидуальных звездных скоплениях. На примере БМО продемонстрировано, что она приводит к тому, что линейная связь между числом этих систем и темпом звездообразования в звездных скоплениях необязательно является универсальной и может нарушаться. Показано, что распределение массивных рентгеновских двойных по областям с различными историями звездообразования можно использовать для восстановления зависимости NHMXB(t). Второй раздел посвящен восстановлению недавней истории звездообразования в Малом Магеллановом Облаке. Исследованы различные

Рис. 3. История звездообразования в части Малого Магелланова Облака, наблюдавшейся обсерваторией XMM-Newton. По оси абсцисс отложена масса, образованная в разные временные интервалы.

Рис. 4. Зависимость числа массивных рентгеновских двойных от времени, прошедшего с момента звездообразования (точки с ошибками). Сплошная кривая показывает поведение темпа вспышек сверхновых II-ого типа. Две вертикальные линии отражают времена формирования первой черной дыры и последней нейтронной звезды, посчитанные в рамках стандартной теории эволюции одиночных звезд. Штриховая кривая показывает предсказания моделей популяционного синтеза для нейтронных звезд с Ве компаньонами (Попов и др., 1998).

факторы, влияющие на точность этой процедуры и показано, что основную неопределенность в нее вносят неточности моделей эволюции массивных звезд. Путем аппроксимации наблюдаемых диаграмм цвет-светимость модельными изохронами получена история звездообразования в ММО за последние 100 млн. лет (рис. 3). В третьем разделе путем сравнения распределения массивных рентгеновских двойных в ММО с пространственно-разрешенной историей звездообразования, восстановлено поведение их числа как функции времени, прошедшего после вспышки звездообразования (рис.4.). Полученная зависимость согласуется с существующими предсказаниями моделей популяционного синтеза, рассчитанными для первых 20 млн. лет после вспышки звездообразования (рис. 4). Интересно, что число массивных рентгеновских двойных достигает максимума только через 20-50 млн. лет после вспышки звездообразования, а количество молодых систем с черными дырами заметно меньше, чем можно было бы ожидать на основе темпа вспышек сверхновых II-ого типа. Популяция массивных рентгеновских двойных в ММО является сравнительно старой в силу специфики истории звездообразования этой галактики. Очевидно, полученные результаты можно использовать для проверки и калибровки моделей популяционного синтеза и, таким образом, прояснения различных аспектов эволюции двойных.

Четвертая глава диссертации посвящена проявлению спиральной структуры в распределении массивных рентгеновских двойных и состоит из двух разделов. В первом разделе обсуждается проявление спиральной структуры в различных индикаторах звездообразования. Построена простая кинематическая модель, показывающая, что вследствие того, что популяция массивных рентгеновских двойных зависит от темпа звездообразования, происходившего ~5-60 млн. лет назад, их положение не будет совпадать со спиральной структурой, наблюдаемой в традиционных индикаторах, например, в линии H (рис. 5). Во втором разделе, используя наблюдения М51 обсерваторией Chandra, изучено распределение различных классов рентгеновских источников относительно спиральных рукавов этой галактики, наблюдаемых в линии H (рис. 6) Показано, что характер распределения массивных рентгеновских двойных относительно ярких областей HII совместим с предсказаниями модели. Также предсказано распределение массивных рентгеновских двойных в нашей Галактике и продемонстрировано, что оно может существенно отличаться от распределений таких молодых объектов, как ультракомпактные области HII.

Пятая глава диссертации посвящена ограничениям на светимость центрального источника в остатке от вспышки сверхновой SN1987A по данным обсерваторий XMM-Newton и ИНТЕГРАЛ, полученным в рамках исследования популяции рентгеновских источников в БМО. Она состоит из одного раздела, в котором описана процедура получения верхнего предела и обсуждаются полученные результаты. По данным XMM-Newton получен верхний предел на светимость центрального источника в диапазоне энергий 2-10 кэВ Lx

Рис. 5. Спиральная структура в распределении массивных рентгеновских двойных. Разные кривые соответствуют объектам с возрастами 10, 20 и 40 млн. лет. Черная кривая показывает положение области текущего звездообразования, круг – радиуса коротации. Модель построена для параметров галактики М 51.	Рис. 6. Распределение расстояний до ближайшей спиральной ветви для массивных рентгеновских двойных (HMXB; широкая гистограмма) и ярких областей HII (обратная штриховка, узкая гистограмма) в М 51 по данным обсерватории Chandra. Размытость гистограммы для массивных рентгеновских двойных, вероятно, является следствием их большего среднего возраста.

поставлен верхний предел на нуклеосинтез Ti, M(44Ti)

В Заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертации.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Используя данные архивных наблюдений обсерватории XMM-Newton и оптических и ИК каталогов, получен каталог массивных рентгеновских двойных в Магеллановых Облаках. Исследована полнота полученного каталога. Показано, что в областях, наблюдавшихся обсерваторией XMM-Newton, она превышает 70 % для источников со светимостями более 1034эрг/с.

2. Исследовано влияние эффекта пропеллера на функцию светимости массивных рентгеновских двойных. Показано, что он должен приводить к дефициту источников в области малых светимостей Lx

3. Изучена связь популяции массивных рентгеновских двойных с недавним звездообразованием в Магеллановых Облаках. Исследованы границы применимости линейного соотношения NHMXB=A*SFR. На основании анализа распределения массивных рентгеновских двойных по звездным комплексам Магеллановых Облаков получена зависимость популяции массивных рентгеновских двойных от времени, прошедшего после вспышки звездообразования.

4. По данным обсерваторий XMM-Newton и ИНТЕГРАЛ получен верхний предел на светимость центрального источника в остатке вспышки сверхновой SN 1987A. Показано, что оптическая толща оболочки все еще велика в диапазоне энергий приборов обсерватории XMM-Newton, но должна быть значительно меньше в диапазоне энергий телескопа IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ. Таким образом, полученное значение, Lx(20-60 кэВ)

Список основных публикаций по теме диссертации

1. P.Shtykovskiy & M.Gilfanov, "High mass X-ray binaries in the SMC:

the luminosity function", 2005, MNRAS, 362, 879.

2. P.Shtykovskiy & M.Gilfanov, "High mass X-ray binaries in the LMC: dependence on the stellar population age and the ``propeller'' effect", 2005, Astron. Astrophys., 431, 597.

3. П.Е.Штыковский, А.А.Лутовинов, М.Р.Гильфанов, Р.А.Сюняев "Ограничения на светимость центрального источника в SNR 1987A", 2005, Письма в Астрономический журнал, том 31, 4, 1.

4. P.Shtykovskiy & M.Gilfanov “High mass X-ray binaries and recent star formation history”, Proceedings of the 6th INTEGRAL Workshop “The Obscured Universe”, 2006, ESA SP-622.

5. A.Lutovinov, M.Revnivtsev, M.Gilfanov, P.Shtykovskiy, S.Molkov, R.Sunyaev “INTEGRAL insight into the inner parts of the Galaxy. High mass X-ray binaries”, 2005, Astron. Astrophys., 444, 821.

Литература.

1. Гримм, Гильфанов и Сюняев (Grimm, H.-J., Gilfanov, M., Sunyaev, R. ) // MNRAS 339, 793 (2003).

2. Илларионов и Сюняев (Illarionov, A., Sunyaev, R.) // Astron. Astrophys. 39, 185 (1975).

3. Попов и др. (Popov, S., Lipunov, V., Prokhorov, M., Postnov, K.) // ARep 42, 29 (1998).

055/02/2 Ротапринт ИКИ РАН

Москва, 117997, Профсоюзная, 84/32

Подписано к печати 14.02.2007

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