Близкие молодые одиночные нейтронные звезды (и черные дыры) Сергей Попов (ГАИШ МГУ) - презентация

1 Близкие молодые одиночные нейтронные звезды (и черные дыры) Сергей Попов (ГАИШ МГУ)

2 План доклада НЗ: Введение Близкие НЗ Популяционный синтез Тесты кривых остывания Близкие ЧД Заключение

3 Нейтронные звезды: введение Остатки эволюции массивных звезд Рождаются в результате вспышки сверхновой R=10 км =10 14 г/см 3 (ядерная плотность) Проявляются как источники различных типов Радиопульсары Рентгеновские двойные Аномальные рентген. пульсары Источники мягких повторяющихся гамма-всплесков Центральные компактные источники остатков сверхновых Радиотихие НЗ

4 Эволюция нейтронных звезд: вращение + магнитное поле Эжектор Пропеллер Аккретор Георотатор Липунов (1987) astro-ph/ – замедление вращения 2 – пролет молекулярного облака 3 – затухание магнитного поля

5 Эволюция нейтронных звезд: охлаждение Яковлев и др. (1999) УФН

6 Близкие радиотихие НЗ Открытие: Walter et al. (1996) Собственное движение и расстояние: Kaplan et al. Отсутствие пульсаций Тепловой спектр Позже: «шесть братьев» RX J

7 Великолепная семерка ИсточникПериод, с RX RX RBS RBS RX RX RBS Радиотихие Близкие Тепловое излучение Длинные периоды

8 Популяция близких молодых НЗ Великолепная семерка Геминга и 3EG J Четыре радиопульсара с тепловым излуч. (B ; B ; B ; B ) Семь более старых радиопульсаров, для которых тепловое излучение не было зарегистрировано Необходим популяционный синтез этой популяции

9 Популяционный синтез НЗ: ингредиенты Темп рождения Начальное распределение Пространственная скорость (кик) Спектр масс Тепловая эволюция Межзвездное поглощение Свойства детектора Краткое введение и обзор по популяционному синтезу в астрофизике: astro-ph/ См. также сайт Астронет

10 Солнечная окрестность Солнечная окрестность является нетипичной областью Пояс Гулда R= пк Возраст: милл. лет СН за миллион лет (Grenier 2000) Местный пузырь (Local Bubble) До 6 СН за несколько миллионов лет

11 Пояс Гулда Poppel (1997) R=300 – 500 пк Возраст миллионов лет Диск с центром в пк от Солнца Наклон по отношению к плоскости Галактики около 20 градусов 2/3 массивных звезд в 600 пк от Солнца относятся к Поясу

12 Distribution of open clusters (Piskunov et al. astro-ph/ )

13 Surface density of open clusters (Piskunov et al.)

14 Spatial distribution of close-by open clusters in 3D (Piskunov et al.) Grey contours show projected density distribution of young (log T

15 Clusters and absorption (Piskunov et al.) Triangles – Gould Belt clusters.

16 Spatial distribution (Popov et al Ap&SS 299, 117) 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. More than ½ are in +/- 12 degrees from the galactic plane. 19% outside +/- 30 o 12% outside +/- 40 o 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).

17 Спектр масс НЗ Спектр масс близких молодых НЗ может отличаться от среднего по Галактике Данные спутника Hipparcos по близким массивным звездам Соответствие масс прародителей и НЗ: Timmes et al. (1996); Woosley et al. (2002) astro-ph/

18 Остывание НЗ Прямые URCA процессы Модифицированные URCA процессы Нейтринное тормозное излучение Сверхтекучесть Экзотическое вещество (пионы, кварки, гипероны и т.д.) Каминкер и др. (2001)

19 Two tests Age – Temperature & Log N – Log S

20 Standard test: temperature vs. age Kaminker et al. (2001)

21 Log N – Log S Задача: оценить вклад Пояса Гулда Расчет без учета Пояса (только диск) и с учетом Пояса Гулда Кривые охлаждения: Каминкер и др. (2001) Плоский спектр масс Кик распределен по Максвеллу (одна мода) R пояс =500 пк astro-ph/

22 Log N – Log S Log of flux (or number counts) Log of the number of sources brighter than the given flux -3/2 sphere: number ~ r 3 flux ~ r disc: number ~ r 2 flux ~ r -2 calculations

23 Log N – Log S как дополнительный тест Стандартный тест: Возраст – Температура Чувствителен к возрастам 10 5 лет Точные N (число) и S (поток) Однородная выборка Нужно использовать оба теста вместе!!! astro-ph/

24 Список моделей (Blaschke et al. 2004) Model I. Пионы Model II. Нет пионов Model III. Пионы Model IV. Нет пионов Model V. Пионы Model VI. Нет пионов Model VII. Пионы Model VIII.Пионы Model IX. Пионы Blaschke et al. использовали 16 наборов кривых Они отличались по трем основным критериям: 1. Наличие или отсутствие пионного конденсата 2. Различные щели (гэпы) для сверхтекучих протонов и нейтронов 3. Различные T s -T in

25 Модель I Пионы Щели (гэпы) из работы Takatsuka & Tamagaki (2004) T s -T in из работы Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Может воспроизвести Log N – Log S

26 Модель II Без пионов Щели (гэпы) из работы Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1 T s -T in из Tsuruta (1979) Не может воспроизвести Log N – Log S

27 Модель III Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1 T s -T in из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S

28 Модель IV Без пионов Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1 T s -T in из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S

29 Модель V Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1 T s -T in из Tsuruta (1979) Не может воспроизвести Log N – Log S

30 Модель VI Без пионов Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1 T s -T in из Yakovlev et al. (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S

31 Модель VII Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1, 1 P 0 протонный гэп подавлен 0.5 T s -T in из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S

32 Модель VIII Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3 P 2 нейтронный гэп подавлен 0.1, 1 P 0 протонный гэп подавлен 0.2 и 1 P 0 нейтронный гэп подавлен 0.5. T s -T in из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Может воспроизвести Log N – Log S

33 Модель IX Без пионов Щели (гэпы) из работы Takatsuka & Tamagaki (2004) T s -T in из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Может воспроизвести Log N – Log S

34 HOORAY!!!! Log N – Log S can select models!!!!! Only three (or even one!) passed the second test! …….still………… is it possible just to update the temperature-age test??? May be Log N – Log S is not necessary? Lets try!!!!

35 Brightness constraint Effects of the crust (envelope) Fitting the crust it is possible to fulfill the T-t test … …but not the second test: Log N – Log S !!! (H. Grigorian astro-ph/ )

36 Sensitivity of Log N – Log S Log N – Log S is very sensitive to gaps Log N – Log S is not sensitive to the crust if it is applied to relatively old objects (> yrs) Log N – Log S is not very sensitive to presence or absence of pions We conclude that the two test complement each other Model Model I (YCA) Model II (NDB) Model III (YCB)Model Model III (YCB) Model Model IV (NCB) Model V (YDB) Model VI (NEB)ModelModel VI Model Model VII(YCB) Model VIII (YCB) Model IX (NCA)ModelModel IX

37 Резюме (НЗ) Великолепная семерка и другие близкие молодые НЗ генетически связаны с Поясом Гулда Log N – Log S для близких молодых НЗ может служить тестом кривых охлаждения Два теста (Log N – Log S и Возраст- Температура) идеальны вместе

38 Черные дыры Черные дыры образуются из очень массивных звезд Очень трудно увидеть одиночную ЧД: Микролинзирование Аккреция …….? Важно хотя бы примерно оценить местоположение на небе В Галактике должно существовать несколько десятков миллионов ЧД

39 Близкие ЧД и убегающие звезды 56 убегающих звезд в 750 пк от Солнца (Hoogerwerf et al. 2001) Четыре из них имеют массу M > 30 M solar Прохоров, Попов (2002) ПАЖ ЗвездаМассаСкорость км/с Возраст милл. лет ξ Per33651 HD ς Pup67622 λ Cep

40 Взрыв сверхновой в двойной

41 ς Pup Расстояние: пк Скорость ЧД: км/с Область локализации: 12 o x 12 o N EGRET : 1

42 ξ Per Расстояние: пк Скорость ЧД: км/с Область локализации: 7 o x 7 o N EGRET : 1

43 Резюме (ЧД) Примерные координаты молодых близких ЧД можно оценить по данным об убегающих звездах В двух случаях были получены относительно небольшие области локализации Для HD и λ Cep мы получили очень большие области локализации (40-50 o ) Несколько источников EGRET в области возможной локализации

44 Основные выводы Мы живем в области Галактики с некоторым избытком молодых НЗ и ЧД Молодые близкие НЗ проявляют себя как радиопульсары, рентгеновские и гамма источники Местная популяция НЗ говорит нам: что радиопульсары не являются единственными представителями молодых НЗ Log N – Log S может служить хорошим дополнительным тестом кривых остывания НЗ Примерные координаты могут быть определены для одиночных ЧД, рожденных в тесных двойных системах, по данным об убегающих звездах