диска со скоростью, близкой к параболической на данном расстоянии от

центрального тела, образуя квази сферическую оболочку. В случае SS 433

скорость оказывается порядка 3·103 км/с. Кинетическая мощность (т. е.

скорость вы носа кинетической энергии) оттекающего вещества будет порядка

Эддингтоновской светимости.

При определенных условиях в центре диска могут возникнуть две

противоположно направленные воронки, которые и направляют релятивистские

джеты. Откуда же возьмутся джеты? Как представляется, небольшой градиент

давления вблизи поверхности центрального источника вполне достаточен, чтобы

вещество вырывалось с параболической скоростью (а это как раз 0,3–0,5

скорости света для нейтронной звезды). Важно, что из-за действия вязкости

скорость оттока вещества на больших расстояниях от поверхности нейтронной

звезды будет практически постоянной (3·103 км/с). При этом центральная

оболочка со стороны должна выглядеть совершенно одинаково вне зависимости

от того, нейтронная звезда или черная дыра спрятана в ее недрах. Однако, по

мнению авторов, небольшой градиент давления вполне может создаться на

поверхности быстровращающейся нейтронной звезды со слабым магнитным полем.

Именно наличие такой нейтронной звезды объясняет появление джетов с

наблюдаемой скоростью.

Широкая компонента

Оттекающий от центральных частей диска поток неоднороден. Его можно

представить разбитым на сгустки холодной и плотной плазмы, движущейся в

более горячей и разреженной среде (вроде всплывающих облаков). Перемещение

этих «островков» относительно горячей среды разогревает их внешние части.

Именно в этой горячей среде в результате фоторекомбинации и возникает

широкая и мощная линия водородоподобного железа (энергия линии 6,95– 6,97

кэВ). Характерная температура в области формирования широкой линии порядка

1 кэВ, и высокая степень ионизации железа при такой температуре

поддерживается процессами фотопоглощения квантов с энергиями 10 кэВ и выше,

которые приходят из более глубоких слоев. Фотоны, испускаемые в линии,

несколько раз рассеиваются на горячих электронах плазмы, что и создает

широкую линию. Затем эти фотоны рассеиваются на более холодных всплывающих

островках вещества практически не меняя своей энергии. При этом они

проходят дополнительный путь и выходят из оболочки много дальше зоны

формирования широкой линии. Именно эта эффективная оболочка с радиусом 0,1

расстояния между компонентами затмевается нормальной звездой. Анализ

показывает, что иногда широкая линия железа также частично рождается в

джете, однако физически это совсем другая линия – это К-линия низко

ионизованного железа с энергией 6,4 кэВ, смещенная до энергии 7 кэВ из-за

эффекта Доплера. Она уширяется при рассеянии на горячих электронах в джете,

который неоднороден и состоит из отдельных более холодных сгустков,

окруженных горячей разреженной плазмой. Добавим, что центральная оболочка и

джет погружены в еще более разреженную корону (или гало), и даже при полном

затмении центральной оболочки и джета мы все-таки наблюдаем остаточное

рентгеновское излучение, рассеянное на электронах не затмевающейся короны.

Нужная концентрация электронов во внешнем гало поддерживается

дополнительной поставкой их при «таянии» всплывающих плотных островков в

разреженной плазме внешней короны.

Непрерывное рентгеновское излучение SS 433, которое наблюдалось с

борта ИСЗ «Гинга», описывается законом тормозного теплового спектра с

температурой 30 кэВ. Это излучение в основном выходит из глубоких слоев

центральной оболочки. Конечно, непрерывный спектр образуется и в более

высоких, т. е. менее горячих, слоях оболочки, но с меньшей интенсивностью.

Часть непрерывного излучения формируется в джете и в моменты понижения

светимости центральной оболочки доля излучения от джета возрастает. [23]

3.4. Черная дыра или нейтронная звезда?

Одним из нерешенных вопросов на данный момент остается вопрос о

природе компактного объекта в SS 433. Соблазнительно видеть в нем кандидата

в черные дыры, однако сколь нибудь надежных доказательств этому пока нет.

Что же мы знаем о компактной звезде в SS 433? По кривой лучевых скоростей

можно определить функцию масс двойной звездной системы. Значение

полуамплитуды лучевых скоростей, полученные по линии ионизованного гелия

Hell ((-4686 А), имеют большой разброс – от К=195 км/с до К=150 км/с. При

этом разброс в функции масс оказывается еще больше: от f = 10,6[pic] до f =

4,8[pic]. Предполагается, что эта «линия формируется непосредственно вблизи

компактного объекта и тем самым ее лучевая скорость совпадает с лучевой

скоростью объекта. Чтобы получить оценку массы этого тела, надо найти

отношение масс в системе.

Это можно сделать из анализа оптических и/или рентгеновских затменных

кривых блеска. Оптические кривые блеска дают оценку q(0,8 – 1, а из анализа

рентгеновских затмений можно сделать заключение о q(0,25. При этом в первом

случае масса компактной звезды заведомо больше 3[pic]. Во втором случае,

если амплитуда лучевых скоростей линии гелия порядка 150 км/с, масса

компактной звезды будет меньше 3[pic], так что это вполне может быть

нейтронная звезда. Ясно, что для определения фундаментальных вопросов

необходимы высококачественные спектральные оптические наблюдения

«стационарных» эмиссионных линий, положение которых модулируется

орбитальным движением компонент двойной системы.

Сейчас представляется, что существенная доля оптического излучения

выходит из «всплывающих облаков», когда они становятся оптически

прозрачными. До этого момента оптическое излучение было как бы «заперто» в

оптически непрозрачных облаках. Другими словами, два эффекта – увеличение

площади расширяющихся облаков и уменьшение их оптической толщины – дают

дополнительный свет из области с размерами больше полости Роша компактного

объекта. При моделировании оптических кривых блеска учет этих эффектов

позволяет уменьшить относительный размер полости Роша компактной звезды (а

следовательно, отношение масс в системе). [3, 17].

3.5. Прецессия джетов

Остается понять причину 164-дневной прецессии джетов. Поскольку в

любой модели их коллимация осуществляется некоторой воронкой вещества

вокруг центрального тела, прецессировать должна и эта воронка, а, значит,

по крайней мере внутренние части аккреционного диска. Если центральный

источник – вращающаяся черная дыра, ее прецессия автоматически гарантирует

прецессию внутренних частей аккреционного диска. Однако характерные времена

этой прецессии невероятно велики. Если же в центре находится нейтронная

звезда без сильного магнитного поля, то требуется прецессия всего

аккреционного диска. Поскольку мы имеем дело с двойной системой, в которой

относительно недавно произошел взрыв одной из компонент как сверхновой,

вероятна несоосность оси вращения нормальной звезды, и орбитального

углового момента. Во время вспышки сверхновой плоскость орбиты может

изменить ориентацию в пространстве, в то время как угловой момент

нормальной звезды свою ориентацию в пространстве сохраняет; разумеется,

через некоторое время из-за приливного взаимодействия моменты вращения

должны стать соосными. В такой ситуации может возникнуть приливная

прецессия нормальной компоненты, вследствие чего весь диск также будет

прецессировать. К образованию наклонного аккреционного диска может также

привести анизотропный прогрев оптической звезды рентгеновским излучением –

подобно тому, как это происходит в двойной рентгеновской системе Геркулес Х-

1 [21]

Итак, что же представляет собой SS 433? Прежде всего, это

сверхкритическая дисковая аккреция на компактный объект (скорее всего, на

нейтронную звезду). В режиме сверхкритической дисковой аккреции возникает

квазисферическая оттекающая структура с двумя каналами вдоль оси симметрии,

перпендикулярными плоскости диска. Дополнительное энерговыделение вблизи

поверхности нейтронной звезды создает градиент давления, под действием

которого вещество выталкивается вдоль этих каналов. Эта картина в целом

напоминает два симметрично расположенных действующих вулкана и выделяемой

энергии достаточно, чтобы придать веществу скорость, равную второй

космической для нейтронной звезды солнечной массы.

Глава 4. Оценка амплитуды эффекта отражения для рентгеновской звезды

звездной системы Her X-1.

В звездных системах часто наблюдается «эффект отражения» одного

компонента от другого. Вследствие движения компонентов двойной системы этот

эффект обладает периодичностью.

Оценим амплитуду эффекта отражения, если известна светимость

компактной звезды [pic], светимость нормальной звезды [pic], большая

полуось двойной системы а и радиус нормальной звезды [pic].

Рассмотрим тесную двойную звездную систему (ТДС) типа SS 433, одна из

компонент которой – нормальная звезда, а вторая вырожденная (релятивистский

объект, являющийся нейтронной звездой или черной дырой). Как правило, в

таких системах оптическая светимость обычной звезды [pic] значительно

меньше рентгеновской светимости релятивисткой компоненты [pic]. Поэтому

даже малая часть рентгеновского излучения, попадающая на оптическую

компоненту, вызывает сильный разогрев ее поверхности и дополнительное

излучение нагретой поверхности нормальной звезды в оптическом диапазоне.

Данный эффект является переменным вследствие движения компонентов тесной

двойной системы. Это явление носит название эффекта отражения. Оценим его.

[8, 15]

Пусть [pic] -рентгеновская светимость релятивисткой компоненты. На

единицу площади поверхности сферы радиуса а каждую секунду от

релятивистского объекта приходит энергия

[pic] (4.1)

Площадь диска нормальной звезды [pic].

Тогда каждую секунду на поверхность нормальной звезды площадью S

приходит от релятивистского объекта энергия:

[pic] (4.2)

В результате нагрева поверхности звезды этим излучением, она будет

испускать дополнительное излучение в оптическом диапазоне:

[pic], (4.3)

где [pic] - безразмерный коэффициент пропорциональности.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10