Зоопарк нейтронных звезд Сергей Попов (ГАИШ МГУ). - презентация

1 Зоопарк нейтронных звезд Сергей Попов (ГАИШ МГУ)

2 Зоопарк нейтронных звезд В последние 10 лет стало ясно, что нейтронные звезды могут рождаться очень разными, совсем непохожими на обычные радиопульсары типа Краба. oКомпактные рентгеновские источники в остатках сверхновых oАномальные рентгенов. пульсары oИсточники мягких повторяющихся гамма-всплесков oВеликолепная семерка oИсточники EGRET oТранзиентные радиоисточники

3 Компактные рентгеновские источники в остатках сверхновых Cas ARCW 103

4 Магнитары dE/dt > dE rot /dt dE/dt > dE rot /dt По определению: расходуется энергия магнитного поля НЗ По определению: расходуется энергия магнитного поля НЗ P-Pdot P-Pdot Прямые измерения магн. поля (Ibrahim et al.) Прямые измерения магн. поля (Ibrahim et al.) Магнитные поля –10 15 Гс

5 Известные магнитары SGRs (МПГ) SGRs (МПГ) кандидаты +кандидаты AXPs (АРП) AXPs (АРП) CXO CXO U U E =5937 1E = RXS J RXS J XTE J XTE J E E AX J AX J E E (СТВ 109)

6 Магнитары в галактике 4 МПГ, 8 АРП, плюс кандидаты, плюс радиопульсары с большими магнитн. полями … 4 МПГ, 8 АРП, плюс кандидаты, плюс радиопульсары с большими магнитн. полями … Молодые объекты (около 10 4 лет). Молодые объекты (около 10 4 лет). Возможно около 10% всех НЗ. Возможно около 10% всех НЗ.

7 МПГ: периоды и гигантские вспышки кандидаты P, сек Вспышки Март Авг Дек Июнь 1998 (?) См. обзор в Woods, Thompson astro-ph/

8 Аномальные рентгеновские пульсары Выделены в отдельную группу в 1995 г. (Mereghetti, Stella 1995 Van Paradijs et al.1995) Близкие периоды (5-10 секунд) Постоянное замедление Отсутствие оптических компаньонов Относительно слабая светимость Постоянная светимость

9 Известные АРП CXO U E RXS J XTE J E AX J E Источник Период, сек

10 Показаны профили импульсов нескольких АРП и МПГ

11 МПГ и АРП – близнецы-братья? Вспышки от АРП Вспышки от АРП Спектральные свойства Спектральные свойства Неактивные периоды у МПГ ( с 1983) Неактивные периоды у МПГ ( с 1983) Gavriil et al. 2002

12 Теория магнитаров Thompson, Duncan ApJ 408, 194 (1993) Thompson, Duncan ApJ 408, 194 (1993) Конвекция в молодой НЗ приводит к генерации сильного магнитного поля Конвекция в молодой НЗ приводит к генерации сильного магнитного поля Перестройка структуры магнитного поля Перестройка структуры магнитного поля (Рисунки с веб-страницы Дункана)

13 Альтернативная теория Остаточный диск Остаточный диск Mereghetti, Stella 1995 Mereghetti, Stella 1995 Van Paradijs et al.1995 Van Paradijs et al.1995 Alpar 2001 Alpar 2001 Marsden et al Marsden et al Проблемы ….. Проблемы ….. Как сгенерировать сильные всплески? Как сгенерировать сильные всплески?

14 Измерения магнитного поля Прямые измерения магнитного поля МПГ Прямые измерения магнитного поля МПГ Замедление вращения Замедление вращения Длинные периоды вращения Длинные периоды вращения Ibrahim et al. 2002

15 Основные типы активности МПГ Слабые всплески. L

16 Гигантская вспышка источника МПГ 27 декабря 2004 гигантская вспышка SGR была зарегистрирована множеством спутников: Swift, RHESSI, Konus-Wind, Coronas-F, Integral, HEND, … 27 декабря 2004 гигантская вспышка SGR была зарегистрирована множеством спутников: Swift, RHESSI, Konus-Wind, Coronas-F, Integral, HEND, … В 100 раз ярче, чем все предыдущие! В 100 раз ярче, чем все предыдущие! Palmer et al. astro-ph/

17 Integral RHESSI CORONAS-FCORONAS-F

18 27 Дек 2004 Гигантская вспышка SGR Импульс 0.2 сек Импульс 0.2 сек Флюэнс 1 эрг/см 2 Флюэнс 1 эрг/см 2 E(имп)= эрг E(имп)= эрг L(имп)= эрг/с L(имп)= эрг/с Длинный «хвост» (400 с) Длинный «хвост» (400 с) P=7.65 с P=7.65 с E(хвост) эрг E(хвост) эрг Расстояние 15 кпк Расстояние 15 кпк

19 Данные Konus-Wind SGR Дек 2004 Мазец и др. 2005

20 Миф о Медузе

21 Связь с массивными звездами Westerlund 1 Есть основания полагать, что магнитары (АРП и МПГ) связаны с массивными звездами.

22 Isolated neutron stars population: in the Galaxy and at the backyard INSs appear in many flavours INSs appear in many flavours –Radio pulsars –AXPs –SGRs –CCOs –RINSs Local population of young NSs is different (selection) Radio pulsars Geminga+ RINSs

23 Close-by radioquiet NSs Discovery: Walter et al. (1996) Discovery: Walter et al. (1996) Proper motion and distance: Kaplan et al. Proper motion and distance: Kaplan et al. No pulsations No pulsations Thermal spectrum Thermal spectrum Later on: six brothers Later on: six brothers RX J

24 Родственники магнитаров? Источник Период,сек RX RX RBS RBS RX RX RBS Радиотихие Близкие Молодые Тепловое излучение Длинные периоды Великолепная семерка

25 Неотождествленные источники EGRET Grenier (2000), Gehrels et al. (2000) Неотождествленные источники формируют несколько групп. Одна из них показывает пространственное распределение, подобное объектам, входящим в Пояс Гулда. Предполагается, что GLAST (а также, возможно, AGILE) смогут внести ясность в этот вопрос. Тема активно изучается (например, работы Harding, Gontier)

26 Discovery of radio transients by McLaughlin et al. Shall we expect also Lynes objects from the Belt???? YES!!! And they even have to be brighter (as they are closer). The problem – low dispersion. Lyne et al. reported transient dim radio sources with possible periodspossible periods about seconds in the galactic plane discovered in the Parkes survey (talk by A. Lyne in Amsterdam, august 2005; subm. to Nature). These radio transients can be relatives of the Magnificent seven It is important to monitor the Magnificent Seven to find transient radio activity. Malofeev et al already reported detection of one of the M7.reported It can be connected with symmetric X-ray curve: two nearly identical pulses during the period.

27 P-Pdot for new transient sources McLaughlin et al Submitted to Nature (Im thankful to Prof. Lyne for giving me an opportunity to have a picture in advance) Estimates show that there should be about sources of this type in the Galaxy Young or old???

28 Заключение Несколько групп источников: Несколько групп источников: CCO, M7, SGR, AXP... CCO, M7, SGR, AXP... Магнитары (?) Магнитары (?) Значительная доля всех новорожденных НЗ Значительная доля всех новорожденных НЗ Вопросы: Вопросы: 1. Есть ли связь? 1. Есть ли связь? 2. Причины различий 2. Причины различий

29 ВОТ И ВСЕ! СПАСИБО!

30 Исторические заметки 05 Марта Эксперимент Конус. Венера-11,12 (Мазец и др.) 05 Марта Эксперимент Конус. Венера-11,12 (Мазец и др.) Событие в БМО. SGR Событие в БМО. SGR Флюэнс: около эрг/см 2 Флюэнс: около эрг/см 2 Мазец и др. 1979

31 N49 - Остаток сверхновой в Большом Магеллановом облаке

32 Активность МПГ и исследования этих источников

33 Обычные (слабые) всплески МПГ и АРП Типичные всплески от SGR , SGR и от AXP 1E по данным RXTE (из статьи Woods, Thompson, 2004, astro-ph/ ) Типичные всплески от SGR , SGR и от AXP 1E по данным RXTE (из статьи Woods, Thompson, 2004, astro-ph/ ) (из статьи Woods, Thompson 2004)

34 Промежуточные всплески МПГ Примеры четырех промежуточных всплесков. Однако иногда четвертый (правый нижний) некоторые считают гигантским (из статьи Woods, Thompson) Примеры четырех промежуточных всплесков. Однако иногда четвертый (правый нижний) некоторые считают гигантским (из статьи Woods, Thompson) (из статьи Woods, Thompson 2004)

35 Гигантская вспышка SGR (27 Августа 1998) Данные со спутника Улисс (рис. из Hurley et al. 1999a) Данные со спутника Улисс (рис. из Hurley et al. 1999a) Импульс 0.35 сек Импульс 0.35 сек P=5.16 сек P=5.16 сек L> эрг/с L> эрг/с E TOTAL >10 44 эрг E TOTAL >10 44 эрг Hurley et al. 1999

36 Нейтронные звезды Радиус 10 км Масса 1-2 солнечной Плотность порядка ядерной Сильные магнитные поля

37 Нейтронные звезды - 2 Сверхплотное вещество и сверхсильные магнитные поля