Расстояние d = 2 – 2.5 кпк ( >1.8 кпк)
DESCRIPTION
Подтверждение вариации химсостава межзвездного вещества Галактики по О-сверхгигантам HDE 226868 (Cyg X-1) и alpha Cam Бочкарев Н.Г., Карицкая Е.А., Шиманский В.В., Галазутдинов Г.А. горячая линия. Расстояние d = 2 – 2.5 кпк ( >1.8 кпк). Использованные наблюдения. Пик Терскол - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
30 сент.2009 Ростов/Дон30 сент.2009 Ростов/Дон
Подтверждение вариации Подтверждение вариации химсостава межзвездного химсостава межзвездного
вещества Галактики вещества Галактики по О-сверхгигантам по О-сверхгигантам
HDE 226868 (Cyg X-1) и alpha CamHDE 226868 (Cyg X-1) и alpha Cam
Бочкарев Н.Г., Карицкая Е.А., Шиманский В.В., Бочкарев Н.Г., Карицкая Е.А., Шиманский В.В., Галазутдинов Г.А.Галазутдинов Г.А.
Расстояние d = 2 – 2.5 кпк (>1.8 кпк)
.
.
горячая линия
Использованные наблюдения
Пик Терскол 2-м телескопэшелле-спектрограффокус Кудэ R = 450003700 - 10300 Åфокус Кассегрена R = 13000 3800 – 7600 ÅЗа 28 ночей 2002 - 2004 получено 68 спектров BOAO Observatory (Южная Корея)1.84-м телескопфиберный спектрограф R = 44000, 300003800 – 10000 ÅЗа 5 ночей 7 спектров
Последовательность профилей линии Hα c орбитальным периодом,
полученных в июне 2003 г
X-ray “soft”
X-ray “hard”2002 г
X-ray “soft”2002 г
В спектрах видны образующиеся в звездной системе:• линии поглощения сверхгиганта HI, HeI, HeII,• бленда CNO 4640Å
• многочисленные линии тяжелых элементов (C, N, O, Ne, Mg, Al, Si, S, Zn),• сильные эмиссионные компоненты в линиях Hα и HeII 4686Å со сложными профилями.
Программный комплекс SPECTR (Сахибуллин, Шиманский, 1997)
1) Модели облучаемых атмосфер в приближении баланса функций нагрева и охлаждения (Иванова и др., 2002).
2) Эквипотенциальная форма звезды, близкой к заполнению полости Роша (Шиманский, 2002).
3) Два типа распределения внешнего излучения – “soft” “hard” (A.Zdziarski, M. Gierlinski, (Prog. Theor. Phys. Suppl. No.155, 2004)
4) Синтетический спектр с учетом 580000 линий (Шиманский и др., 2003).
5) Прямой расчет не-ЛТР эффектов для HI, HeI, MgII, SiIV с учетом облучения (Иванова и др., 2004).
Методика моделирования спектров Cyg X-1
Корректное описание линий Hi и HeI определяет параметры O-звезды:
Teff = 30400 +/- 500K, log g =3.31 +/- 0.07, [He/H] = 0.43+/- 0.06
• Эмиссионные компоненты типа P Cyg в профилях линий HeI λλ4387, 4471, 4713, 4921, 5876 Å - горячий ветер, истекающий с поверхности O-звезды на глубинах lg τ < -2.0.
Определение химсостава HDE226868
• В спектре оптического компонента Лебедя Х-1 в диапазоне 3960-5880 A нами отождествлено (помимо 4 линий Н и линии HeII 4686A со сложным профилем) 130 линий поглощения и 7 бленд ионов: HeI, HeII, CII, CIII, CIV, NII, NIII, OII, OIII, NeII, MgII, AlIII, SiIII, SiIV, SIII, FeIII, ZnIII.
• 112 из 130 линий использовалось для определения содержания элементов по отношению к H: 15 He линий, 9 C линий, 36 N линий, 31 O линия, 3 Ne линии, 1 Mg линия, 1 Al линия, 9 Si линий, 3 S линии, 1 Fe линия, and 3 Zn линии.
Содержание элементов в HDE226868
Химсостав вещества, из которого образовался Cyg X-1
Содержания Al, Fe, Zn согласуются друг с другом и соответствуют металличности [Fe/H] ≈ 0.35 dex, типичной для молодых звезд диска Галактики.
Среднее содержание CNO тоже соответствует металличности [<CNO>/H] = 0.33.
Принимая во внимание неопределенность оценки содержания для Mg и S, можно предположить, что они не противоречат полученной металличности.
Т.о., металличность Cyg X-1 соответствует популяции наиболее молодых звезд Галактического диска.
Особенности химсостава Лебедя Х-1
1) Индивидуальные относительные содержания CNO элементов указывают на прошедшие реакции CNO-цикла ([N/C] = [N/O] = 0.7 dex).
2) Избыток содержания [He/H] = 0.42 dex мог образоваться в результате синтеза в слоевом источнике и/или при перетекании вещества соседней компоненты до релятивистской стадии.
3) Избытки содержания неона [Ne/H] = 0.7 dex и кремния [Si/H] = 0.7 dex указывают на влияние альфа – процесса.
4) Учет типичной для О-сверхгигантов неотождествленной эмиссии, частично заливающей линию MgII 4481A, приводит к скорее всего к [Mg/H] = 0.6 dex.
Выводы по химсоставу Cyg X-1
• Химический состав сверхгиганта Cyg X-1 аномален. Видны проявления ядерной переработки вещества как CNO, так и альфа – процессами.
• Найденные особенности химического состава оптического компонента Cyg X-1 могут служить индикатором пути эволюции этой системы.
Возможные источники «загрязнения» атмосферы
оптического компонента Лебедя Х-1
• перемешивание материи внутри сверхгиганта, вызванное, например, приливным взаимодействием.
• аккреция вещества с соседнего компонента либо на стадии общей оболочки, либо при взрыве SN.
Сопоставление с alpha Cam Alpha Cam:• Sp O9.5 I, V=4.3 mag,• Teff = 30800 K, • log g = 3.20
Cyg X-1:• Sp O9.7 Iab,V=8.9 mag.,• Teff = 30400 K• log g = 3.31
Наблюдения обоих объектов: • на одном инструменте,• с одинаковым сп. разрешением.
Использование: • одинакового метода определения Teff и log g;• одинакового набора спектральных линий.
Малая разность параметров звезд и дифференциальный анализ содержаний.
Все это исключает ошибки сил осцилляторов и недостатки методики расчетов синтетических спектров
получаемой разности химсоставов можно доверять!
Разность содержаний элементов в HDE 226868 (Cyg X-1) и alpha Cam
Результат сравнения химсостава HDE226868 и alpha Cam
• Содержания всех исследованных тяжелых элементов:
[<CNO>/H], [Al/H], [S/H] и [Zn/H]
в HDE 226868 больше, чем в alpha Cam на 0.15 – 0.3 dex.
Вариации содержания «металлов» в МЗС в окрестностях Солнца по 50 цефеидам
(Luck R.E., Kovtyukh V.V., Andrievsky S.M. 2006 The Distribution of the Elements in the Galactic Disk AJ 132, 902-918)
Alpha Cam:d=2.1 кпкl=144°
Cyg X-1:d=2.5 кпкl=74°
Расстояниемежду ними2.5-2.7 кпк
Результаты сопоставления Z в HDE 226868 и alpha Cam с данными,
полученными по 50 цефеидам
• Различие Z согласуется с данными, полученными по цефеидам
взаимное подтверждение данных.
• Градиент dZ/dRG для 7 < RG < 9 кпк отсутствует.
разность составов наших двух звеэдам определяется клочковатостью распределения Z в плоскости Галактики.
Следствия для строения Галактики• Данные по цефидам и наш результат указывают на
неоднородность распределения Z в межзвездной среде Галактики с характерный масштабом около 2 кпк
Это соответствует представлению о гравитационно-связанных сверхоблаках в межзвездной среде, сохраняющих свою индивидуальность более 1 млрд. лет.
• Сверхоблака могут возникать в результате развития неустойчивости Рэлея – Тейлора – Паркера.
Рисунок: Неустойчивость Рэлея – Тейлора -- Паркера замагниченного межзвшздного вещества в гравитационном поле звезд плоской составляющей галактики. Показаны: • сгустки газа в магнитных ямах;• силовые линии магнитного поля. Черта внизу — плоскость галактики.
Выводы• Методом модельных атмосфер с учетом не-ЛТР эффектов
определены содержания элементов в атмосферах двух О-сверхгигантов HDE 226868 (оптический компонент Cyg X-1) и alpha Cam с близкими физическими характеристиками, но находящиеся на расстоянии 2.5-2.7 кпк друг от друга.
• Среднее содержание элементов группы CNO, а также Al, S и Zn в HDE 226868 на 0.15-0.3 dex превосходит содержание этих элементов в alpha Cam, что согласуется данными, полученным Luck, Kovtyukh, Andrievsky (2006) по 50 цефеидам распределением тяжелых элементов в диске Галактики.
• Это является подтверждением неоднородности распределения тяжелых элементов на масштабе порядка 2 кпк и соответствует представлением о том, что «сверхоблака» межзвездной среды сохраняют свою индивидуальность на шкале времени более одного миллиарда лет.
Спасибо за внимание