Великолепная семерка (нейтронные звезды) - The Magnificent Seven (neutron stars)

Великолепная семерка - неофициальное название группы изолированных молодых охлаждающихся нейтронные звезды на расстоянии от 120 до 500 парсек с Земли.[1] Эти объекты также известны под названиями XDINS (Рентгеновские тусклые изолированные нейтронные звезды) или просто XINS.[2]

История

Первым, кто соответствовал этой классификации, был RX J1856.5-3754, который был обнаружен Уолтером и др. в 1992 году и подтверждена как нейтронная звезда в 1996 году.[3] Период, термин Великолепная семерка изначально применялся к источникам RX J1856.5-3754, RBS1556, RBS1223, RX J0806.4-4132, RX J0720.4-3125, RX J0420.0-5022 и MS 0317.7-6647.[4] Однако вскоре было показано, что MS 0317.7-6647 на самом деле не нейтронная звезда. Затем в 2001 году был обнаружен новый объект, соответствующий этой классификации: 1RXS J214303.7 + 065419 / RBS 1774.[5] С 2001 года новых хороших кандидатов не появилось. Все семь источников были обнаружены РОСАТ спутник.

Характеристики

Все семь считаются относительно близкими (менее нескольких сотен парсеков) изолированными нейтронными звездами среднего возраста (несколько сотен тысяч лет), излучающими мягкое рентгеновское излучение из-за охлаждения. Охлаждение подтверждается черное тело формы их спектров. Типичные температуры составляют около 50–100 ° C. электронвольт (57,5–115 килокельвинов (см. Электронная температура ); для сравнения, корона Солнца имеет температуру около 5 мегакельвинов). По крайней мере, шесть из семи показывают периоды вращения в диапазоне приблизительно от 3 до 12 секунд.

В кривая блеска формы квазисинусоидальные и однопостовые. Однако RX J1308.6 + 2127 показывает кривую блеска с двумя пиками, а в RX J0420.0-5022 есть некоторые свидетельства асимметрии в профиле импульса с более медленным нарастанием и более быстрым спадом. Как ни странно, спектр RX J0720.4-3125 и RX J1308.6 + 2127 становится более жестким при минимуме импульса.

Решение когерентной синхронизации было недавно получено для RX J0720.4-3125 и RX J1308.6 + 2127. Периоды меняются на 7 × 10−14 секунд в секунду и 10−13 с / с соответственно.[6][7] Полученное дипольное поле составляет 2–3 × 1013 Гаусс а возраст замедления составляет 2 и 1,5 миллиона лет.

Долгое время Семерка считалась устойчивыми источниками, вплоть до того, что RX J0720.4-3125 был включен в число калибровочных источников для приборов EPIC и RGS на борту орбитального рентгеновского телескопа. XMM-Ньютон. Однако непрерывный мониторинг показал, что источник претерпел заметные изменения в период 2001–2003 гг. В частности, в то время как общий поток оставался более или менее постоянным, температура абсолютно черного тела постоянно увеличивалась, от 86 до 90 эВ. Это сопровождалось изменением профиля импульса с увеличением доли импульса.[требуется дальнейшее объяснение ] В последнее время эта тенденция, похоже, изменилась. Начиная с 2004 года температура снизилась, и есть намеки на то, что общая эволюция может быть цикличной с периодом около 10 лет.[8]

Великолепная семерка представляет собой большой класс молодых нейтронных звезд со многими свойствами, отличными от обычных. радиопульсары. Существуют и другие типы молодых изолированных нейтронных звезд, которые отличаются от стандартных радиопульсаров, например мягкие гамма-ретрансляторы, аномальные рентгеновские пульсары, вращающиеся радиопереходные процессы, и центральный компактные объекты в остатки сверхновой. Некоторые из них могут быть связаны с Великолепной семеркой.[9]

Некоторые из семи имеют очень слабые оптические аналоги. Для самого яркого (RX J1856-3754) тригонометрический параллакс и правильное движение известны.[10] Расстояние до источников около 161 парсек. Аналогичные данные получены для второго по яркости объекта RX J0720.4-3125. Расстояние около 330 парсеков. Прогнозируемые скорости составляют примерно 280 километров в секунду (км / с) и 115 км / с соответственно.[11] Эти данные позволяют астрономам восстановить траекторию звезд и таким образом определить место их рождения. Оценки расстояний до других источников можно найти в Posselt et al. (2007)[12]

Исследования популяционного синтеза[13] показывают, что Великолепная семерка связана с Пояс Гулда, местная группа звезд возрастом около 30–50 миллионов лет, образованная массивными звездами. Реконструкция траекторий нейтронных звезд подтвердила этот вывод. В окрестностях Солнца этих нейтронных звезд больше, чем радиопульсаров того же возраста. Это означает, что объекты, подобные Великолепной семерке, могут быть одними из самых типичных молодых нейтронные звезды с галактической рождаемостью больше, чем у нормального радиопульсары.

Наблюдения XMM-Newton позволили обнаружить широкие абсорбционные особенности в спектрах некоторых из Великолепной семерки. Хотя их происхождение еще не ясно (см. Haberl (2006)).[14] ссылки и более подробное описание результатов) почти наверняка сильное магнитное поле звезд играет фундаментальную роль в их формировании. В этом случае характеристики поглощения могут обеспечить мощную диагностику силы поверхностного поля. В настоящее время предложено два основных объяснения их происхождения: либо протонные циклотронные резонансы, либо атомные переходы в легких элементах. Для двух источников, в которых доступна мера замедления, значения B, полученные из замедления вращения при допущении магнитодиполярного торможения, находятся в разумном согласии с значениями, выведенными из энергии линии.[требуется дальнейшее объяснение ] Как только природа линий определена и если доступно независимое измерение магнитного поля (например, посредством замедления вращения), станет возможным измерение гравитационного красного смещения, что откроет путь к одновременному определению массы обеих звезд. и радиус.

Физические характеристики

Источник, RX JПериоды вращения, сАмплитуда / 2Температура, эВАбсорбция
энергия линии, эВ
1856.5−37547.061.5%60–62нет
0720.4−31258.3911%85–87270
1605.3+3249
(1556 RBS)		???–93–96450
1308.6+2127
(1223 RBS)		10.3118%102300
2143.0+0654
(RBS 1774)		9.444%102–104700
0806.4−412311.376%92460
0420.0–50223.4513%45330

Данные для таблицы частично взяты из Kaplan (2008),[15] частично из обзора Р. Туроллы (2009),[16] и частично из других источников. Оценки температуры незначительно различаются в разных публикациях. Источник RX J0720.4-3125 имеет переменную температуру и импульсную долю.[17]

Исследование

Семь объектов кажутся лучшей лабораторией для изучения атмосферы нейтронных звезд и, возможно, внутренней структуры. Святой Грааль астрофизики нейтронных звезд - это определение уравнение состояния (EOS) вещества при сверхъядерных плотностях. Самый прямой способ ограничения УС - это одновременное измерение массы и радиуса нейтронной звезды. Если нейтронная звезда испускает излучение черного тела со своей поверхности радиусом при однородной температуре , полученный поток на расстоянии является:

Итак, если расстояние известно и может быть определен спектральным анализом, предыдущее соотношение сразу дает радиус звезды. Реальность несколько сложнее, но этот упрощенный анализ улавливает суть того, что необходимо для измерения радиуса нейтронной звезды: расстояние, поток и температуру поверхности. Поэтому наблюдение за тепловым излучением звезды имеет решающее значение. Среди всех нейтронных звезд с тепловым излучением Великолепная семерка - единственные звезды с чисто чернотельным спектром. Их чистое тепловое излучение, не поврежденное загрязнениями от магнитосферный деятельность, окружение туманность или же остаток сверхновой, делает эти источники идеальными объектами для такого исследования.

Несмотря на многочисленные попытки, радиоизлучение от этих источников не обнаружено. Предварительные результаты последнего глубокого поиска на телескопе ББТ представлены Кондратьевым и др.[18] Есть утверждения, что какой-то сигнал был обнаружен на очень низких частотах,[19] но эти результаты не очень достоверны и требуют подтверждения.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Каплан 2008
  2. ^ Потехин, Де Лука и Понс (2015)
  3. ^ Walter et al. 1996 г.
  4. ^ Treves et al. 2001 г.
  5. ^ Zampieri et al. 2001 г.
  6. ^ Каплан, ван Керквейк 2005a
  7. ^ Каплан, ван Керквейк 2005b
  8. ^ Hohle et al. 2008 г.
  9. ^ Попов 2008
  10. ^ Каплан и др. 2002 г.
  11. ^ Каплан 2008
  12. ^ Posselt et al. 2007 г.
  13. ^ Попов и др. 2003 г.
  14. ^ Хаберл 2006
  15. ^ Каплан 2008
  16. ^ Туролла 2009
  17. ^ Hohle et al. 2008 г.
  18. ^ Кондратьев и др. 2008 г.
  19. ^ Малофеев и др. 2007 г.

Рекомендации

  • Хаберл, Франк (2007). «Великолепная семерка: Магнитные поля и распределение температуры поверхности». Астрофизика и космическая наука. 308 (1–4): 181–190. arXiv:Astro-ph / 0609066. Bibcode:2007Ap и SS.308..181H. Дои:10.1007 / s10509-007-9342-х.
  • Hohle, M. M .; и другие. (2009). «Спектральные и временные вариации изолированной нейтронной звезды RX J0720.4-3125: новые наблюдения XMM-Newton». Астрономия и астрофизика. 498 (3): 811. arXiv:0810.5319. Bibcode:2009 A&A ... 498..811H. Дои:10.1051/0004-6361/200810812.
  • Каплан, Д. Л .; Van Kerkwijk, M. H .; Андерсон, Дж. (2002). «Повторение параллакса и правильного движения RX J1856.5-3754». Астрофизический журнал. 571 (1): 447. arXiv:astro-ph / 0111174. Bibcode:2002ApJ ... 571..447K. Дои:10.1086/339879.
  • Каплан, Д. Л .; Ван Керквейк, М. Х. (2005a). "Когерентное временное решение для соседней изолированной нейтронной звезды RX J0720.4-3125". Астрофизический журнал. 628 (1): L45. arXiv:Astro-ph / 0506419. Bibcode:2005ApJ ... 628L..45K. Дои:10.1086/432536.
  • Каплан, Д. Л .; Ван Керквейк, М. Х. (2005b). "Согласованное временное решение для соседней изолированной нейтронной звезды RX J1308.6 + 2127 / RBS 1223". Астрофизический журнал. 635 (1): L65. arXiv:Astro-ph / 0511084. Bibcode:2005ApJ ... 635L..65K. Дои:10.1086/499241.
  • Каплан, Дэвид Л .; и другие. (2008). «Ближайшие термоизлучающие нейтронные звезды». Астрофизика компактных объектов. 968: 129–136. arXiv:0801.1143. Bibcode:2008AIPC..968..129K. Дои:10.1063/1.2840384.
  • Кондратьев, В. И .; и другие. (2008). "Поиски импульсного и импульсного радиоизлучения от тусклых изолированных нейтронных звезд в рентгеновском диапазоне". 40 лет пульсарам: миллисекундные пульсары. Серия конференций AIP. 983. С. 348–350. arXiv:0710.1648. Bibcode:2008AIPC..983..348K. Дои:10.1063/1.2900180.
  • Малофеев, В. М .; Малов, О. И .; Теплых, Д. А. (2007). «Радиоизлучение от AXP и XDINS». Астрофизика и космическая наука. 308 (1–4): 211–216. Bibcode:2007Ap & SS.308..211M. Дои:10.1007 / s10509-007-9341-у.
  • Попов, С.Б .; и другие. (2003). «Молодые изолированные нейтронные звезды из пояса Гулда». Астрономия и астрофизика. 406: 111–117. arXiv:Astro-ph / 0304141. Bibcode:2003A&A ... 406..111P. Дои:10.1051/0004-6361:20030680.
  • Попов, С. Б. (2006). «Зоопарк нейтронных звезд». arXiv:astro-ph / 0610593.
  • Posselt, B .; и другие. (2007). «Великолепная семерка в пыльной прерии». Астрофизика и космическая наука. 308 (1–4): 171–179. arXiv:Astro-ph / 0609275. Bibcode:2007Ap и SS.308..171P. Дои:10.1007 / s10509-007-9344-8.
  • Потехин, Александр Юрьевич .; Де Лука, Андреа; Понс, Хосе (2015). «Нейтронные звезды - тепловые излучатели». Обзоры космической науки. 191 (1–4): 171–206. arXiv:1409.7666. Bibcode:2015ССРв..191..171П. Дои:10.1007 / s11214-014-0102-2.
  • Treves, A .; и другие. (2001). «Великолепная семерка: Охлаждающиеся нейтронные звезды поблизости?». Рентгеновская астрономия 2000. 234: 225. arXiv:Astro-ph / 0011564. Bibcode:2001ASPC..234..225T.
  • Туролла, Роберто (2009). «Изолированные нейтронные звезды: вызов простоте». Нейтронные звезды и пульсары. Библиотека астрофизики и космических наук. 357. С. 141–163. Bibcode:2009АССЛ..357..141Т. Дои:10.1007/978-3-540-76965-1_7. ISBN  978-3-540-76964-4.
  • Уолтер, Фредерик М .; Волк, Скотт Дж .; Нойхойзер, Ральф (1996). «Открытие близлежащей изолированной нейтронной звезды». Природа. 379 (6562): 233–235. Bibcode:1996 Натур 379..233 Вт. Дои:10.1038 / 379233a0.
  • Zampieri, L .; и другие. (2001). «1RXS J214303.7 + 065419 / RBS 1774: новый кандидат на изолированную нейтронную звезду». Астрономия и астрофизика. 378: L5 – L9. arXiv:astro-ph / 0108456. Bibcode:2001A & A ... 378L ... 5Z. Дои:10.1051/0004-6361:20011151.