Спектральные измерения оптического компонента источника Cygnus X-1

Титов Василий Юрьевич
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель: Фабрика Сергей Николаевич, д.ф.-м.н.

Мы представляем результаты шести серий наблюдений, проводившихся в период с 1995 по 1995 год на 2,6-метровом телескопе им. Шайна Крымской астрофизической обсерватории. Наблюдения проводились в узком спектральном диапазоне с 6660 до 6700 Е. Произведено отождествление спектральных линий, попавших в данный интервал. Измерены ширины и профили линий звезды, и их изменение с орбитальной и прецессионной фазой источника.

Cygnus X-1 представляет собой полуразделенную двойную звездную систему. Оптический компонент – звезда HDE 226868 (она же v1357Cyg в общем каталоге переменных звезд), сверхгигант спектрального класса О9,6. Его масса составляет по последним оценкам 17,8 солнечных масс. Компактный или рентгеновский компонент представляет собой вырожденную звезду массой 10,1 солнечных с аккреционным диском, который является источником жесткого излучения (самый яркий источник на небе в рентгеновском диапазоне). Предположительно, это – чёрная дыра, на что указывает отсутствие миллисекундных всплесков, характерных для пульсаров и достаточно большая масса об'екта.

Форма оптического компонента этой системы не является сферически-симметричной, поскольку она искажена притяжением невидимого компонента. Поверхность сверхгиганта имеет большую протяженность в направлении рентгеновской звезды. Это дает синусоидальную переменность блеска видимой звезды (в виде двойной волны) и носит название эффекта эллипсоидальности. Амплитуда переменности в оптической области – 0m,04. Движение обоих компонентов вокруг общего центра масс системы приводит к изменению лучевой скорости (в виде одинарной волны) по отношению к общей скорости движения системы Cygnus X-1 относительно солнечной системы (так называемой гамма-скорости) и соответствующим изменениям в положении спектральных линий видимой звезды. Анализ лучевых скоростей в линии HeI 6678,151Е по имеющимся в нашем распоряжении 33 спектрам дал следующие результаты: орбитальный период системы – P = 5d,59974, амплитуда лучевых скоростей K = 73.3±1.1 km/s, гамма-скорость – V0 = -7,495 km/s. Кривая лучевых скоростей и разбиение спектров на группы в близких орбитальных фазах показаны на (рис. 1). В каждой группе было произведено сложение входящих в неё спектров с целью получения общих спектров с большим отношением сигнал/шум. Дальнейший анализ линий в орбитальных фазах производился по этим спектрам.

Рис. 1

Рис. 2

 

Сверхгигант является источником сильного звездного ветра, что характерно для массивных звезд. Звездный ветер является источником эмиссионных компонент в линиях звезд спектральных классов O-B. Часть этого ветра (~1%) попадает в аккреционный диск. По-видимому, как показывают последние исследования, имеет место фокусировка звездного ветра. В этом случае поток вещества звездного ветра втекает в аккреционный диск в виде сформировавшейся струи. Однако получить оценки темпа потерь вещества за счет звездного ветра методом сравнения с другими звездами классов O и B, не удается даже по порядку величины: разброс оценок составляет от 10-6 до 1,5·10-5 солнечных масс в год, причем в последнее время верхние оценки считаются более достоверными.

В наших спектрах были отождествлены линии межзвездного поглощения (DIB's = diffuse interstellar bands). После проведения континуума профиль поглощения был разделен на 3 компонента: основную линию HeI 6678,151; линию HeII 6683,201 в красном крыле линии; звездный ветер в линии HeI 6678,151, вносящий асимметрию в её фиолетовое крыло см. (рис2). Наши исследования показали, что звездный ветер в этой системе ведет как полноправное третье тело. Его интенсивность достигает максимума в 5% от континуума на орбитальной фазе 0,7 (группа 6 – штриховая линия и группа 9 – тонкая линия) (фазе 0,0 соответствует верхнее соединение с черной дырой) и минимума (на спектре группы 3 (жирная линия) он не проявляется) на фазе 0,2. Это запаздывание говорит нам о больших линейных размерах поглощающей области и её асимметричности относительно линии, соединяющей центры звезд. На асимметричность указывают также наличие двойной волны в зависимости ширины на половине интенсивности (FWHM = full width half maximum) звездного ветра от орбитальной фазы.

Были проведены подробные исследования FWHM и интенсивностей профилей линий HeI и HeII, а также полученных по этим линиям скоростей в индивидуальных и групповых спектрах в зависимости от орбитальной и прецессионной фазы.

(c) АСФ России, 2001