Презентация "Зоопарк нейтронных звезд" по астрономии – проект, доклад

Зоопарк нейтронных звезд

Сергей Попов (ГАИШ МГУ)

(www.bradcovington.com)

Где почитать?

Элементы.Ру (www.elementy.ru)

Астронет (www.astronet.ru)

Земля и Вселенная (ziv.telescopes.ru blog.astrotop.ru)

Предсказание ...

Нейтронные звезды были предсказаны в 30-е гг. Л.Д. Ландау: Звезда-ядро Бааде и Цвикки: нейтронные звезды и сверхновые

(Ландау) (Бааде) (Цвикки)

Нейтронные звезды

Радиус 10 км Масса 1-2 солнечной Плотность порядка ядерной Сильные магнитные поля

Нейтронные звезды - 2

Сверхплотное вещество и сверхсильные магнитные поля

Зависимость масса-радиус

Старый зоопарк нейтронных звезд

В 60-е гг. были открыты первые рентгеновские источники. Это были НЗ в тесных двойных системах, НО ... .... их «не узнали»....

Сейчас известны сотни рентгеновских двойных с нейтронными звездами в нашей и других галактиках.

Ракетные эксперименты Sco X-1

Giacconi, Gursky, Hendel 1962 год В 2002 г. Р.Джиаккони получил Нобелевскую премию по физике.

UHURU

Спутник запущен 12 декабря 1970 г. Закончил работу в марте 1973 г. Другое название SAS-1 2-20 кэВ Первый полный обзор неба. 339 источника.

Аккреция в тесных двойных

Аккреция – самый мощный источник энергии в мире из тех, что могут давать большой выход энергии. При падении вещества на нейтронную звезду выделяется до 10% от mc2

Аккреционный диск

Теория создана в 1972-73 гг. Н.И.Шакура и Р.А. Сюняев Аккреция важна не только для двойных систем, но и для активных ядер галактик и для других систем

Тесные двойные системы

Около ½ массивных звезд входит в двойные системы.

Сейчас в тесных двойных системах известны многие десятки нейтронных звезд.

Открытие !!!!

1967: Джоселин Белл. Радиопульсары. Серендипическое открытие.

Jocelyn Bell

Пульсар в Крабовидной туманности

Пульсар Vela

7 – джет Джеты (струи) наблюдаются у нескольких нейтронных звезд.

Новый зоопарк нейтронных звезд

В последние 10 лет стало ясно, что нейтронные звезды могут рождаться очень разными, совсем непохожими на обычные радиопульсары типа Краба. Компактные рентгеновские источники в остатках сверхновых Аномальные рентгенов. пульсары Источники мягких повторяющихся гамма-всплесков Великолепная семерка Источники EGRET Транзиентные радиоисточники..............

Компактные рентгеновские источники в остатках сверхновых

Cas A RCW 103

Puppis A

Один из самых известных компактных рентгеновских источников в остатках сверхновых.

Возраст около 3700 лет. Возможно, что прародителем была очень массивная звезда (около 30 масс Солнца).

Магнитары

dE/dt > dErot/dt По определению: расходуется энергия магнитного поля НЗ P-Pdot Прямые измерения магн. поля (Ibrahim et al.)

Магнитные поля 1014–1015 Гс

Известные магнитары

SGRs (МПГ) 0526-66 1627-41 1806-20 1900+14 +кандидаты

AXPs (АРП) CXO 010043.1-72 4U 0142+61 1E 1048.1-5937 1 RXS J170849-40 XTE J1810-197 1E 1841-045 AX J1844-0258 1E 2259+586

(СТВ 109)

Магнитары в галактике

4 МПГ, 8 АРП, плюс кандидаты, плюс радиопульсары с большими магнитн. полями … Молодые объекты (около 104 лет). Возможно около 10% всех НЗ.

Исторические заметки

05 Марта 1979. Эксперимент Конус. Венера-11,12 (Мазец и др.) Событие в БМО. SGR 0520-66. Флюэнс: около 10-3 эрг/см2

Мазец и др. 1979

N49 - Остаток сверхновой в Большом Магеллановом облаке

Активность МПГ и исследования этих источников

Обычные (слабые) всплески МПГ и АРП

Типичные всплески от SGR 1806-29, SGR 1900+14 и от AXP 1E 2259+586 по данным RXTE (из статьи Woods, Thompson, 2004, astro-ph/0406133)

(из статьи Woods, Thompson 2004)

Промежуточные всплески МПГ

Примеры четырех промежуточных всплесков. Однако иногда четвертый (правый нижний) некоторые считают гигантским (из статьи Woods, Thompson)

Гигантская вспышка SGR 1900+14 (27 Августа 1998)

Данные со спутника Улисс (рис. из Hurley et al. 1999a) Импульс 0.35 сек P=5.16 сек L>3 1044 эрг/с ETOTAL>1044 эрг

Hurley et al. 1999

МПГ: периоды и гигантские вспышки

0526-66 1627-41 1806-20 1900+14 +кандидаты

P, сек Вспышки 8.0 6.4 7.5 5.2 5 Март 1979 27 Авг 1998 24 Дек 2004 18 Июнь 1998 (?)

См. обзор в Woods, Thompson astro-ph/0406133

Аномальные рентгеновские пульсары

Выделены в отдельную группу в 1995 г. (Mereghetti, Stella 1995 Van Paradijs et al.1995)

Близкие периоды (5-10 секунд) Постоянное замедление Отсутствие оптических компаньонов Относительно слабая светимость Постоянная светимость

Известные АРП

Источник Период, сек

Показаны профили импульсов нескольких АРП и МПГ

МПГ и АРП – близнецы-братья?

Вспышки от АРП Спектральные свойства Неактивные периоды у МПГ (0525-66 с 1983)

Gavriil et al. 2002

Теория магнитаров

Thompson, Duncan ApJ 408, 194 (1993) Конвекция в молодой НЗ приводит к генерации сильного магнитного поля Перестройка структуры магнитного поля

(Рисунки с веб-страницы Дункана)

Генерация магнитного поля

Механизм генерации магнитных полей нейтронных звезд остается неизвестным. Турбулентное динамо

α-Ω динамо (Duncan,Thompson) α2 динамо (Bonanno et al.) или их комбинация

В любом случае критическим параметром является начальный темп вращения нейтрон. звезды.

Альтернативная теория

Остаточный диск Mereghetti, Stella 1995 Van Paradijs et al.1995 Alpar 2001 Marsden et al. 2001 Проблемы ….. Как сгенерировать сильные всплески?

Измерения магнитного поля

Прямые измерения магнитного поля МПГ Замедление вращения Длинные периоды вращения

Ibrahim et al. 2002

Основные типы активности МПГ

Слабые всплески. L1046 эрг/с

Обзор в статье Woods, Thompson astro-ph/0406133

Распределение по мощности подобно распределению землетрясений по магнитуде

Гигантская вспышка источника МПГ

27 декабря 2004 гигантская вспышка SGR 1806-20 была зарегистрирована множеством спутников: Swift, RHESSI, Konus-Wind, Coronas-F, Integral, HEND, … В 100 раз ярче, чем все предыдущие!

Palmer et al. astro-ph/0503030

Integral RHESSI C O R O N A S - F

27 Дек 2004 Гигантская вспышка SGR 1806-20

Импульс 0.2 сек Флюэнс 1 эрг/см2 E(имп)=3.5 1046 эрг L(имп)=1.8 1047 эрг/с Длинный «хвост» (400 с) P=7.65 с E(хвост) 1.6 1044 эрг Расстояние 15 кпк

Данные Konus-Wind SGR 1806-20 27 Дек 2004

Мазец и др. 2005

Миф о Медузе

Связь с массивными звездами

Westerlund 1

Есть основания полагать, что магнитары (АРП и МПГ) связаны с массивными звездами.

Популяция одиночных нейтронных звезд: в Галактике и по соседству

ОНЗ могут проявляться как источники разных типов Радиопульсары Аномальные рент. пульсары Источники МПГ Центр. Источники в ОС Радиотихие нейтр. звезды

Местная популяция молодых одиночных нейтронных звезд Радиопульсары Геминга+ Радиотихие НЗ

Близкие радиотихие НЗ

Открытие: Walter et al. (1996) Собственное движение и расст: Kaplan et al. Нет пульсаций Тепловой спектр Позже: шесть братьев

RX J1856.5-3754

Родственники магнитаров?

Радиотихие Близкие Молодые Тепловое излучение Длинные периоды

Великолепная семерка

ROSAT ROentgen SATellite

Запущен 01 июня 1990г. Программа была успешно завершена 12 февраля 1999 г.

Немецкий спутник (при участии США и Великобритании).

Движение RX J1856-3754

Про этот объект мы теперь знаем уже много, однако он не слишком похож на шесть других.

Неотождествленные источники EGRET

Grenier (2000), Gehrels et al. (2000) Неотождествленные источники формируют несколько групп. Одна из них показывает пространственное распределение, подобное объектам, входящим в Пояс Гулда. Предполагается, что GLAST (а также, возможно, AGILE) смогут внести ясность в этот вопрос. Тема активно изучается (например, работы Harding, Gontier)

Открытие быстрых радиотранзиентов

McLaughlin et al. открыли новый тип источников – RRATs (Rapid Radio Transients). Быстрые рентгеновские транзиенты. У нескольких источников обнаружены периоды порядка нескольких секунд. Источники были открыты в 2005 г. в ходе Парксовского (Parkes) обзора Галактической плоскости.

Эти источники могут быть родственниками Великолепной семерки.

Планируются радионаблюдения Великолепной семерки. В Пущино уже было обнаружено радиоизлучение от одного из «братьев».

P-Pdot диаграмма для RRATs

McLaughlin et al. 2006 Nature

Оценки показывают, что в Галактике должно быть около 400 000 источников этого типа Молодые или старые???

Заключение

Несколько групп источников: Центр. комп., В7, МПГ, АРП ... Магнитары (?) Значительная доля всех новорожденных НЗ Вопросы: 1. Есть ли связь? 2. Причины различий

Dorothea Rockburne

ВОТ И ВСЕ! СПАСИБО!