30 сент.2009 Ростов/Дон Подтверждение вариации химсостава межзвездного вещества Галактики по О-сверхгигантам HDE 226868 (Cyg X-1) и alpha Cam Бочкарев. - презентация

1 30 сент.2009 Ростов/Дон Подтверждение вариации химсостава межзвездного вещества Галактики по О-сверхгигантам HDE (Cyg X-1) и alpha Cam Бочкарев Н.Г., Карицкая Е.А., Шиманский В.В., Галазутдинов Г.А.

2 Расстояние d = 2 – 2.5 кпк (>1.8 кпк).. горячая линия

3 Использованные наблюдения Пик Терскол 2-м телескоп эшелле-спектрограф фокус Кудэ R = Å фокус Кассегрена R = – 7600 Å За 28 ночей получено 68 спектров BOAO Observatory (Южная Корея) 1.84-м телескоп фиберный спектрограф R = 44000, – Å За 5 ночей 7 спектров

4 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.

5 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 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

6 Корректное описание линий Hi и HeI определяет параметры O-звезды: T eff = /- 500K, log g =3.31 +/- 0.07, [He/H] = 0.43+/ 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.

7 Определение химсостава HDE В спектре оптического компонента Лебедя Х-1 в диапазоне 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.

8 Содержание элементов в HDE226868

9 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 [ /H] = 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.

10 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.

11 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.

12 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.

13 Сопоставление с alpha Cam Alpha Cam: Sp O9.5 I, V=4.3 mag, Teff = K, log g = 3.20 Cyg X-1: Sp O9.7 Iab,V=8.9 mag., Teff = 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!

14 Разность содержаний элементов в HDE (Cyg X-1) и alpha Cam

15 Результат сравнения химсостава HDE и alpha Cam Содержания всех исследованных тяжелых элементов: [ /H], [Al/H], [S/H] и [Zn/H] в HDE больше, чем в alpha Cam на 0.15 – 0.3 dex.

16 Вариации содержания «металлов» в МЗС в окрестностях Солнца по 50 цефеидам (Luck R.E., Kovtyukh V.V., Andrievsky S.M The Distribution of the Elements in the Galactic Disk AJ 132, )Luck R.E.Kovtyukh V.V.Andrievsky S.M. Alpha Cam: d=2.1 кпк l=144° Cyg X-1: d=2.5 кпк l=74° Расстояние между ними кпк

17 Результаты сопоставления Z в HDE и alpha Cam с данными, полученными по 50 цефеидам Различие Z согласуется с данными, полученными по цефеидам взаимное подтверждение данных. Градиент dZ/dR G для 7 < R G < 9 кпк отсутствует. разность составов наших двух звеэдам определяется клочковатостью распределения Z в плоскости Галактики.

18 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.

19 Выводы Методом модельных атмосфер с учетом не-ЛТР эффектов определены содержания элементов в атмосферах двух О- сверхгигантов HDE (оптический компонент Cyg X-1) и alpha Cam с близкими физическими характеристиками, но находящиеся на расстоянии кпк друг от друга. Среднее содержание элементов группы CNO, а также Al, S и Zn в HDE на 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.

20 Спасибо за внимание