Определение расстояний до рентгеновских двойных систем в нашей Галактике Лутовинов A., Карасев Д., Ревнивцев M., Кривонос Р. - презентация

1 Определение расстояний до рентгеновских двойных систем в нашей Галактике Лутовинов A., Карасев Д., Ревнивцев M., Кривонос Р.

2 Определение расстояний до объектов – одна из ключевых (исторических) проблем астрономии, астрофизики и космологии двумерная картинка трехмерное распределение - измерение паралаксов - расстояния до внегалактических объектов по регистрации смещенных линий в их спектрах - «стандартные свечи» SN I типа, ~одинаковая светимость, калибровки кривых блеска и т.д. расстояния до галактических объектов, рентгеновских двойных систем (XRBs)

3 Движение вещества (нагрев) Релятивистскаязвезда звезда- Компаньон (5000 K) 100 млн. K!

4 HMXB молодые объекты(x10 7 yr) M c > 10 M sun тип: O–B(e) звезды сильный звездный ветер внутреннее поглощение области звездообразования концентрируются к спиральным рукавам Vela X-1, 4U , GX301-2, Cyg X-1, рентгеновские пульсары LMXB старые объекты(~10 9 yr) M c ~ 1 M sun тип: K – M звезды нет звездного ветра нет внутреннего поглощения звездная масса концентрируются к ГЦ системы с черными дырами 1E , GRS , рентгеновские барстеры

5 M81 НЕ найдено OB звезд как оптических компаньонов рентгеновских источников в балдже. Функция светимости балджевой и спиральной популяций подобна функциям светимости LMXBs и HMXBs в нашей Галактике. XRBs в других Галактиках Swartz et al. (2003) bulge spirals

6 XRBs в других галактиках M101 M83 IC342 Kong et al. (2003) Soria & Wu (2003) Природа большинства XRBs в других галактиках неизвестна. Только исследования балджа в нашей Галактике могут дать ответ на вопрос о присутствии HMXBs в балджах спиральных галактик. Pence et al. (2001)

7 Галактика Млечный Путь Вид Млечного пути

8 Галактика Млечный Путь Модель Млечного пути Реальный вид Млечного Пути В ИК диапазоне (с ребра)

9 Обзор всего неба обсерваторией ИНТЕГРАЛ Энергетический диапазон: кэВ Всего 521 источник АЯГ (сверхмассивные черные дыры) – 212 Вблизи плоскости Галактики (|b|

10 Настоящее время only HMXB/INTEGRAL data total 60 sources with |b|

11 HMXBs во внутренней части Галактики Существует несколько десятков кандидатов в HMXBs (в основном из-за сильного поглощения в их спектрах) в области с |l|

12 Рентгеновские инструменты ROSAT XMM-Newton RXTE ИНТЕГРАЛ 0.5 – 100 кэВ Chandra

13 Оптические инструменты Российско-турецкий телескоп РТТ-150, приборы ANDOR и TFOSC (оптические диапазоны SDSS); Телескоп БТА (САО) I- диапазон (система Джонсона) Телескоп NTT, прибор SOFI – стандартные инфракрасные диапазоны; + каталоги 2MASS, USNO-B1, Hipparcos

14 IGR J Спектроскопические наблюдения могут помочь определить природу галактического источника, однако недостаточны для определения расстояния до него. Мы предлагаем метод определения типа оптического компаньона и расстояния для объектов, расположенных в направлении на центр Галактики. HαHα 6m BTA, SAO, Nizhnii Arhyz, Russia absorption Lutovinov et al. 2011a

15 Из-за неопределенности межзвездного поглощения трудно корректно определить расстояние до источника; Карта нейтрального водорода (~ 0.5°) (Dickey, Lockman 1990, Carbella et al. 2005) Излучение пыли (далекий ИК, разрешение ~6) (Schlegel et al. 1998) Исследование положения ветви красных гигантов и гигантов красного сгущения галактического балджа на диаграмме цвет-видимая величина (Revnivtsev et al. 2009, Karasev et al. 2010a) Ключевая проблема: недостаточное знание межзвездного поглощения

16 A V = 0 D = 10 пк Цвет (B-V) D = пк! V A V = 10

17 Картинка Hipp Hipparcos RTT-150 RCG Основная идея

18 CHANDRA Bulge field Оценка межзвездного поглощения Чтобы определить природу оптического компаньона сначала необходимо оценить величину межзвездного поглощения и его закон в направлении на исследуемый источник.

19 Оценка межзвездного поглощения Чтобы определить природу оптического компаньона сначала необходимо оценить величину межзвездного поглощения и его закон в направлении на исследуемый источник.

20 Строим диаграмму цвет – видимая величина Ветвь красных гигантов, также как и гиганты красного сгущения ясно видны на диаграмме Сравнивая полученную диаграмму с калибровочной, по положению ветви гигантов или их сгущения определяем поглощение до балджа в интересующем нас направлении.

21 A r /A r -A i = 2.53 ± 0.11 (стандартный 4.3, Cardelli et al 1989 ) D = 8.3 ± 0.8 kpc A r = Karasev et al. (2010a) Оценка межзвездного поглощения Чтобы определить природу оптического компаньона сначала необходимо оценить величину межзвездного поглощения и его закон в направлении на исследуемый источник.

22 Оптическая идентификация Telescope RТТ – 150 (optic) Combined mosaic image of the same sky field. Dozens thousands objects Chandra observatory (X-rays) Deep observations of the sky field near the Galactic Center. 2D-map. Hundreds unidentified sources with unknown types and distances. Purposes: determination of the type of sources, distances to them, building their 3D-distribution

23 Наблюдения в разных фильтрах, телескопы, каталоги RTT -150 (g´-band) ~1000 stars per 1 sq.min RTT -150 (r´-band) ~3000 stars per 1 sq.min RTT -150 (i´-band) ~4000 stars per 1 sq.min Telescope RTT -150 (field of view 30 sq.min) Hubble Space Telescope HST (field of view 5 sq.min; wavebands – R, g, H ά ; ~40000 stars per 1 sq.min) Infrared 2MASS catalog (J, H, K wavebands;~2000 stars per 1 sq.min) The same sky field in different filters (wavebands), observed with RTT-150

24 Алгоритм It is necessary to have observations of the same sky field in several filters or wavebands (preferably, no fewer then in three); The photometrical analysis of data in different filters (with using the method of the PSF-photometry); recognition of objects; determination of their coordinates and magnitudes. Comparison of source locations in all filters and wavebands; cross-correlation of images and identification of objects. Construction of diagrams color-luminosity in different filters. From the position of the red giants branch the extinction to GB and its law are determined Comparing the obtained magnitudes with the spectral class of different type stars we determine the extinction, type and distance to the objects. Combining results of previous items allows us to construct the 3D distribution of stars near the Galactic Center.

25 Пример оптического отождествления рентгеновских источников Необходимы наблюдения одного и того же участка неба, в нескольких диапазонах (фильтрах) XMM-Newton SOFI / NTT AXJ AXJ i -->20.5 J18.6 ± 0.2> 18.7 H15.57 ± ± 0.14 K14.95 ± ± 0.03

26 - диаграмма «цвет-светимость» для сотен/тысяч звезд в окрестности 1 угл.мин от источника; - положение ветви звезд-гигантов => поглощение до балджа Галактики (расстояние D~8.5 кпк); - перебирая известные типы звезд находим какой из них, с учетом определенного выше поглощения, удовлетворяет наблюдаемым величинам в разных фильтрах. Определение типа звезды и расстояния до рентгеновского

27 Тип оптической звезды и расстояние Наиболее вероятный оптический компаньон AX J звезда B3 на расстоянии D=14 ± 2.5 kpc Karasev et al. (2010b) Расстояние до ГЦ D=8.5 kpc Закон поглощения A H / E(H-K) = / (стандартный 2.75) Поглощение до ГЦ В направлении на источник A H (AXJ ) = 2.1 +/- 0.1

28 AXJ

29 A H / E(H-K) = 2.75 (стандартно) SourceL, degB, degA H, magA H / E(H-K) AXJ / / AXJ / / IGRJ / / AXJ / / IGRJ / /- 0.2 AX AX J IGR J IGR J IGR J IGR J IGR J AX J IGR J AX J IGR J IGR J A AX J AX J AX J AX J Swift J Список предполагаемых HMXBs

30 HMXBs (известные расстояния) + new sources Lutovinov et al. (2011, prepared for publication)

31 Заключение: работа продолжается Метод может быть применен и к обычным звездам. Требуются эффективные алгоритмы локализации и отождествления объектов, выделения ветви и сгущения красных гигантов, вычислительные мощности трехмерная структура внутренней области Галактики