January 17th, 2017

VLT

Ультраяркий рентгеновский источник в галактике Holmberg II - полет сквозь межзвездную среду

На сайте обсерватории - о нашем новом результате: http://www.sao.ru/Doc-k8/SciNews/2017/Egorov/
Похоже, что нам удалось напрямую увидеть, как двойная система с массивной черной дырой вылетает из родительского звездного скопления - эффект, следующий из звездной динамики и ранее обнаруженный по статистике распределениях ULX в ряде галактик.

Природа ультраяких рентгеновских источников (ULX) остается предметом споров и обсуждений уже в течение двух десятилетий. Одни исследователи считают, что огромная светимость в рентгеновском диапазоне (1039-1041 эрг/с), превышающая Эдингтоновский предел, вызвана падением вещества (аккрецией) на гипотетические черный дыры промежуточной массы (от сотни до нескольких тысяч солнечных масс). Альтернативная точка зрения, активно поддерживаемая, в том числе, работами сотрудников САО РАН (см. интервью С.Н.Фабрики) объясняет феномен ULX тем, что аккреция происходит на "обычные" черные дыры звездных масс, но их излучение анизотропно, так что максимум наблюдается вдоль оси аккреционного диска. Чтобы сделать выбор между различными гипотезами важно изучать воздействие ULX на окружающую среду.
    На 6-м телескопе САО РАН с приборами SCORPIO и SCORPIO-2 в режиме сканирующего интерферометра Фабри-Перо были детально изучены движения ионизованного газа в туманности "Ступня" ("Foot Nebulae"), связанной с ULX в близкой галактике Holmberg II. Оказалось, что кроме эффектов расширения гигантской газовой оболочки вокруг находящегося в туманности молодого звездного скопления, в распределении лучевых скоростей туманности выделяется характерная дуга. Скорости в ней смещены на 10-15 км/с в сторону наблюдателя. Эта деталь наблюдается сразу в трех эмиссионных линиях ионизованного газа. Она может быть объяснена присутствием головной ударной волны (bow shock), вызванной быстрым полетом ULX через межзвездную среду и воздействием его горячего ветра на туманность. Подбор параметров модели образования такой ударной волны показал, что наилучшее согласие с наблюдениями получается в предположении, что ULX вылетел из центральной части близлежащего скопления со скоростью около 70 км/с (см. рисунок). Данная гипотеза полностью согласуется с оценками возраста скопления и расстоянием до него. Если предложенная интерпретация верна, то при наблюдениях на 6-м телескопе удалось впервые напрямую увидеть, как ультраяркий рентгеновский источник вылетает из "родительского" звездного скопления. Эффект выброса ULX из скоплений был обнаружен в результате анализа расположения рентгеновских источников за границами скоплений в ряде галактик (Poutanen Ju., Fabrika S. et al., 2013, MNRAS, 432, 506, см. новость на странице САО). Такой выброс может происходить из-за близкого сближения звезд с двойной системой - предшественником ULX, на ранних стадиях эволюции скопления. Таким образом, новые наблюдения подтверждают точку зрения о том, что ULX - это аккрецирующие черные дыры звездных масс.
Опубликовано:
Egorov O.V., Lozinskaya T.A., Moiseev A.V., 2017, MNRAS, 467, L1; arXiv:1611.09684 [astro-ph.GA]
Для контактов - Олег Егоров, Татьяна Лозинская, Алексей Моисеев
Рис.1. Данные наблюдений туманности "Foot Nebulae" на 6-м телескопе САО РАН. Показаны поля лучевых скоростей в эмиссионных линиях ионизованного водорода (слева), серы (в центре) и кислорода (справа), шкала скоростей указана сверху изображений. Контуры отмечают распределение яркости в линии ионизованного водорода, звездочка - положение ULX, пунктирный эллипс - звездное скопление. Красной кривой показана форма модельной головной ударной волны, вызванной движением ULX из центра скопления в направлении, показанном стрелкой