Формирование рентгеновского излучения во внутренних областях аккреционных дисков вокруг чёрных дыр, нейтронных звёзд и белых карликов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Описаны важнейшие временные и спектральные характеристики рентгеновского излучения, возникающего вблизи чёрных дыр, нейтронных звёзд и белых карликов при наличии аккрецирующего вещества из окружающего компактный объект диска, и показано, как эти характеристики связаны с физическими параметрами в рассматриваемых системах. Ключевой характеристикой рентгеновского излучения является значение фотонного индекса $\Gamma$, определяемого как наклон спектра излучения в диапазоне энергий 0,5–500 кэВ. Если компактным объектом двойной звёздной системы является чёрная дыра (ЧД), то для рентгеновского излучения характерно насыщение фотонного индекса $\Gamma$ (с возрастанием темпа аккреции), значение $\Gamma$ варьируется в диапазоне от 2 до 3. В этих системах найдена корреляция между $\Gamma$ и частотой квазипериодических осцилляций $\nu_QPO$, с помощью которой, используя метод масштабирования (скалирования), можно непосредственно определить массу ЧД. Построенная модель переноса излучения стала основой метода масштабирования, дающего также независимую оценку массы и в случае сверхмассивной ЧД. Формирующийся рентгеновский спектр в широком диапазоне энергий может быть описан комбинацией тепловой, комптонизационной и гауссовых компонент (описывающих эмиссионные линии). Модель переноса излучения вблизи чёрных дыр и нейтронных звёзд позволяет объяснить свойства рентгеновского излучения и в случае, если компактным объектом является белый карлик. На примере четырёх карликовых новых U Gem, SS Cyg, VW Hyi и SS Aur — показано, что континуум рентгеновского спектра немагнитных катаклизмических переменных может быть описан как результат комптонизации мягких фотонов на горячих электронах окружающего белый карлик аккреционного облака.

Об авторах

Лев Григорьевич Титарчук

Астрокосмический центр Физического института им. П. Н. Лебедева РАН

Елена Владимировна Михеева

Астрокосмический центр Физического института им. П. Н. Лебедева РАН

Email: helen@asc.rssi.ru
кандидат физико-математических наук

Владимир Николаевич Лукаш

Астрокосмический центр Физического института им. П. Н. Лебедева РАН

Email: lukash@asc.rssi.ru
ResearcherId: M-5306-2015
доктор физико-математических наук, профессор

Список литературы

  1. Titarchuk L., Lapidus I., Muslimov A., Astrophys. J., 499 (1998), 315
  2. Patterson J., Raymond J. C., Astrophys. J., 292 (1985), 550
  3. Patterson J., Raymond J. C., Astrophys. J., 292 (1985), 535
  4. Williams G. A., King A. R., Brooker J. R. E., Mon. Not. R. Astron. Soc., 226 (1987), 725
  5. Mukai K., Publ. Astron. Soc. Pac., 129 (2017), 062001
  6. Titarchuk L., Astrophys. J., 434 (1994), 570
  7. Hua X.-M., Titarchuk L., Astrophys. J., 449 (1995), 188
  8. Titarchuk L., Lyubarskij Y., Astrophys. J., 450 (1995), 876
  9. Farinelli R. et al., Astrophys. J., 680 (2008), 602
  10. Montanari E., Titarchuk L., Frontera F., Astrophys. J., 692 (2009), 1597
  11. Sunyaev R. A., Titarchuk L. G., Astron. Astrophys., 86 (1980), 121
  12. Иванов П. Б. и др., УФН, 189 (2019), 449
  13. Shaposhnikov N., Titarchuk L., Astrophys. J., 699 (2009), 453
  14. Titarchuk L. et al., Astron. Astrophys., 633 (2020), A73
  15. Farinelli R., Titarchuk L., Astron. Astrophys., 525 (2011), 102
  16. Seifina E., Titarchuk L., Astrophys. J., 738 (2011), 128
  17. Maiolino T. et al., Astrophys. J., 911 (2021), 80
  18. Titarchuk L., Seifina E., Shrader C., Astrophys. J., 789 (2014), 98
  19. Belloni T., AIP Conf. Proc., 797 (2005), 197
  20. Remillard R. A., McClintock J. E., Annu. Rev. Astron. Astrophys., 44 (2006), 49
  21. Klein-Wolt M., van der Klis M., Astrophys. J., 675 (2008), 1407
  22. Shaposhnikov N., Titarchuk L., Astrophys. J., 643 (2006), 1098
  23. Titarchuk L., Fiorito R., Astrophys. J., 612 (2004), 988
  24. Shaposhnikov N., Titarchuk L., Astrophys. J., 663 (2007), 445
  25. Miller-Jones J. C. A. et al., Science, 371 (2021), 1046
  26. Dewangan G. C., Titarchuk L., Griffiths R. E., Astrophys. J., 637 (2006), L21
  27. Dewangan G. C., Griffiths R. E., Rao A. R., Astrophys. J., 641 (2006), L125
  28. Strohmayer T. E. et al., Astrophys. J., 660 (2007), 580
  29. Revnivtsev M., Gilfanov M., Churazov E., Astron. Astrophys., 363 (2000), 1013
  30. Titarchuk L., Mastichiadis A., Kylafis N. D., Astrophys. J., 487 (1997), 834
  31. Dickey J. M., Lockman F. J., Annu. Rev. Astron. Astrophys., 28 (1990), 215
  32. Laurent P., Titarchuk L., Astrophys. J., 511 (1999), 289
  33. Shakura N. I., Sunyaev R. A., Astron. Astrophys., 24 (1973), 337
  34. Titarchuk L., Zannias T., Astrophys. J., 493 (1998), 863
  35. Laurent P., Titarchuk L., Astrophys. J., 727 (2011), 34
  36. Greene J., Bailyn C. D., Orosz J. A., Astrophys. J., 554 (2001), 1290
  37. Hjellming R. M., Rupen M. P., Nature, 375 (1995), 464
  38. Muños-Darias T., Casares J., Martines-Pais I. G., Mon. Not. R. Astron. Soc., 385 (2008), 2205
  39. Hynes R. I. et al., Astrophys. J., 609 (2004), 317
  40. Orosz J. A., A Massive Star Odyssey: from Main Sequence to Supernova, Proc. of IAU Symp. No. 212 (24-28 June 2001, Spain), K van der Hucht, A. Herrero, C. Esteban, Astron. Soc. of the Pacific, San Francisco, 2003, 365
  41. Park S. Q. et al., Astrophys. J., 610 (2004), 378
  42. Orosz J. A. et al., Astrophys. J., 568 (2002), 845
  43. Sanchez-Fernandez C. et al., Astron. Astrophys., 348 (1999), L9
  44. Sobczak G. J. et al., Astrophys. J., 517 (1999), L121
  45. Orosz J. A. et al., Astrophys. J., 616 (2004), 376
  46. Homan J. et al., Mon. Not. R. Astron. Soc., 366 (2006), 235
  47. McClintock J. E. et al., Astrophys. J., 698 (2009), 1398
  48. Filippenko A. V., Chornock R., IAU Circ., 7644 (2001), 2
  49. Zurita C. et al., Mon. Not. R. Astron. Soc., 334 (2002), 999
  50. Herrero A. et al., Astron. Astrophys., 297 (1995), 556
  51. Ninkov Z., Walker G. A. H., Yang S., Astrophys. J., 321 (1987), 425
  52. Titarchuk L. et al., Astrophys. J., 560 (2001), L55
  53. Titarchuk L., Shaposhnikov N., Astrophys. J., 678 (2008), 1230
  54. Laurent P., Titarchuk L., Astrophys. J., 656 (2007), 1056
  55. Rybicki G. B., Lightman A. P., Radiative Processes in Astrophysics, Wiley, New York, 1979, 46
  56. Titarchuk L., Seifina E., Astron. Astrophys., 595 (2016), A101
  57. Titarchuk L., Seifina E., Astron. Astrophys., 585 (2016), A94
  58. Seifina E., Chekhtman A., Titarchuk L., Astron. Astrophys., 613 (2018), A48
  59. Seifina E., Titarchuk L., Ugolkova L., Astron. Astrophys., 619 (2018), A21
  60. Event Horizon Telescope Collab., Astrophys. J. Lett., 930 (2022), 12E
  61. Titarchuk L., Seifina E., Mon. Not. R. Astron. Soc., 501 (2021), 5659
  62. Rhoades C. E. (Jr.), Ruffini R., Phys. Rev. Lett., 32 (1974), 324
  63. Seifina E., Titarchuk L., Shaposhnikov N., Astrophys. J., 821 (2016), 23
  64. Seifina E., Titarchuk L., Shrader C., Shaposhnikov N., Astrophys. J., 808 (2015), 142
  65. Seifina E., Titarchuk L., Frontera F., Astrophys. J., 766 (2013), 63
  66. Titarchuk L., Seifina E., Frontera F., Astrophys. J., 767 (2013), 160
  67. Seifina E., Titarchuk L., Astrophys. J., 747 (2012), 99
  68. Di Salvo T. et al., Astrophys. J., 542 (2000), 1034
  69. Piraino S., Santangelo A., Kaaret P., Astron. Astrophys., 360 (2000), L35
  70. D'Ai A. et al., Astron. Astrophys., 448 (2006), 817
  71. Ng C. et al., Astron. Astrophys., 522 (2010), A96
  72. Egron E. et al., Astron. Astrophys., 530 (2011), A99
  73. Di Salvo T. et al., Astrophys. J. Lett., 649 (2006), L91
  74. Titarchuk L., Shaposhnikov N., Astrophys. J., 724 (2010), 1147
  75. Di Salvo T. et al., Astrophys. J., 546 (2001), 1107
  76. Зельдович Я. Б., Шакура Н. И., Астрономический журн., 46 (1969), 225
  77. Бисноватый-Коган Г. С. и др., Астрономический журн., 57 (1980), 1242
  78. Titarchuk L., Seifina E., Astrophys. J., 706 (2009), 1463
  79. Seifina E., Titarchuk L., Astrophys. J., 722 (2010), 586
  80. Soria R. et al., Mon. Not. R. Astron. Soc., 410 (2011), 1886
  81. Maiolino T. et al., Astrophys. J., 900 (2020), 153
  82. Sunyaev R. A., Titarchuk L. G., Astron. Astrophys., 143 (1985), 374
  83. Mukai K. et al., Astrophys. J. Lett., 586 (2003), L77
  84. Pandel D., Cordova F. A., Howell S. B., Mon. Not. R. Astron. Soc., 346 (2003), 1231
  85. Warner B., Cataclysmic Variable Stars, Cambridge Astrophysics Series, 28, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1995
  86. Mauche C. W., Raymond J. C., Astrophys. J., 541 (2000), 924
  87. Lewin W., van der Klis M. (Eds.), Compact Stellar X-ray Sources, Cambridge Astrophysics Series, 39, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2006
  88. D'Amico F. et al., Astrophys. J., 547 (2001), L147
  89. D'Ai A. et al., Astrophys. J., 667 (2007), 411
  90. Maiolino T., D'Amico F., Braga J., Astrophys. J., 551 (2013), L2

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».