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