Великолепная семерка (нейтронные звезды)

Великолепная семерка - неофициальное название группы изолированных молодых остывающих нейтронных звезд на расстоянии от 120 до 500 парсек от Земли. Эти объекты также известны под названиями XDINS (рентгеновские тусклые изолированные нейтронные звезды) или просто XINS .

• 1 История
• 2 Характеристики
  • 2.1 Физические характеристики
• 3 Исследования
• 4 См. Также
• 5 Примечания
• 6 Ссылки

Первым, кто соответствовал этой классификации, был RX J1856.5-3754, который был обнаружен Уолтером и др. в 1992 г. и подтверждено как нейтронная звезда в 1996 г. Термин «Великолепная семерка» первоначально применялся к источникам RX J1856.5-3754, RX J0720.4-3125 и. 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:. С 2001 года новых хороших кандидатов не появилось. Все семь источников были обнаружены спутником ROSAT.

Все семь признаны относительно близкими (менее нескольких сотен парсеков) изолированными нейтронными звездами среднего возраста (несколько сотен тысяч лет), излучающими мягкое рентгеновское излучение из-за охлаждение. Охлаждение подтверждается формой черного тела их спектров. Типичные температуры составляют около 50–100 электронвольт (57,5–115 килокельвинов (см. Температура электронов ); 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.

Форма кривой блеска квазисинусоидальная и однопиковая. 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.

Недавно было получено решение для когерентной синхронизации для RX J0720.4-3125 и RX J1308.6 + 2127. Периоды изменяются на 7 × 10 секунд в секунду и 10 секунд в секунду соответственно. Полученное дипольное поле составляет 2–3 × 10 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 ХММ-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. В последнее время эта тенденция, похоже, изменилась. Начиная с 2004 года температура снизилась, и есть намеки на то, что общая эволюция может быть циклической с периодом около 10 лет.

Великолепная семерка представляет собой большой класс молодых нейтронных звезд со многими свойствами, отличными от нормальные радиопульсары. Существуют и другие типы молодых изолированных нейтронных звезд, которые отличаются от стандартных радиопульсаров, такие как мягкие гамма-ретрансляторы, аномальные рентгеновские пульсары, вращающиеся транзиенты, и центральные компактные объекты в остатках сверхновых. Некоторые из них могут быть связаны с Великолепной семеркой.

Некоторые из семи имеют очень слабые оптические аналоги. Для самого яркого (RX J1856-3754) известны тригонометрический параллакс и собственное движение. 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. 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)

Исследования популяционного синтеза показывают, что «Великолепная семерка» связана с поясом Гулда, местной группой звезд с возрастом около 30–50 миллионов лет, образованной 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 одной из наиболее типичных молодых нейтронных звезд с галактической рождаемостью, большей, чем у обычных радиопульсаров.

Наблюдения XMM-Newton сделали это возможным. обнаруживать широкие абсорбционные особенности в спектрах некоторых из Великолепной семерки. Хотя их происхождение еще не ясно (ссылки и более подробное описание результатов см. В Haberl (2006)), 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. 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

Данные для таблицы частично взяты из Kaplan (2008), частично из обзора Р. Туроллы (2009) и частично из других источников. Оценки температуры незначительно различаются в разных публикациях. Источник RX J0720.4-3125 имеет переменную температуру и частоту импульсов.

Семь объектов кажутся лучшей лабораторией для изучения атмосферы нейтронных звезд и, возможно, внутренней структуры. Святой Грааль астрофизики нейтронных звезд - это определение уравнения состояния (УРС) 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 $R\; \{\backslash \; displaystyle\; R\}$при однородной температуре $T\; \{\backslash \; displaystyle\; T\}$, полученный поток на расстояние $D\; \{\backslash \; displaystyle\; D\}$равно:

$F\; =\; \sigma \; T\; 4\; (RD)\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; F\; =\; \backslash \; sigma\; T\; ^\; \{4\}\; (\{\backslash \; tfrac\; \{R\}\; \{\; D\}\})\; ^\; \{2\}\}$

Итак, если расстояние $D\; \{\backslash \; displaystyle\; D\}$известно и $T\; \{\backslash \; displaystyle\; T\}$может быть определенным 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 подверженное загрязнению от магнитосферной активности, окружающей туманности или остатка 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. Есть утверждения, что какой-то сигнал был обнаружен на очень низких частотах, но эти результаты не очень достоверны и требуют подтверждения.

• Кальвера (источник рентгеновского излучения)

• 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 SS.308..181H. doi : 10.1007 / s10509-007-9342-x.
• 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 : 2009AA... 498..811H. doi : 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. doi : 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. doi : 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. doi : 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. doi : 10.1063 / 1.2840384.
• Кондратьев В. И.; и другие. (2008). «Поиски импульсного и всплескивающего 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. doi : 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. doi : 10.1007 / s10509-007-9341-y.
• Попов С.Б.; и другие. (2003). «Молодые изолированные нейтронные звезды из пояса Гулда». Астрономия и астрофизика. 406 : 111–117. arXiv : astro-ph / 0304141. Bibcode : 2003AA... 406..111P. doi : 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 SS.308..171P. doi : 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 : 2015SSRv..191..171P. doi : 10.1007 / s11214-014-0102-2.
• Treves, A.; и другие. (2001). «Великолепная семерка: Охлаждающиеся нейтронные звезды поблизости?». X-Ray Astronomy 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 : 2009ASSL..357..141T. DOI : 10.1007 / 978-3-540-76965-1_7. ISBN 978-3-540-76964-4.
• Walter, Frederick M.; Волк, Скотт Дж.; Нойхойзер, Ральф (1996). «Открытие близлежащей изолированной нейтронной звезды». Природа. 379 (6562): 233–235. Bibcode : 1996Natur.379..233W. doi : 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 : 2001AA... 378L... 5Z. doi :10.1051/0004-6361:20011151.