Моя жизнь в астрономии

Это приводит к формированию эмиссионной компоненты линии, которая, накладываясь на абсорбционный профиль линии, вызывает сильное изменение суммарного профиля линии с фазой орбитального периода. Поэтому даже для круговой орбиты результирующая кривая лучевых скоростей оптической звезды становится несинусоидальной, подверженной значительным искажениям. Именно эта, искаженная, кривая лучевых скоростей оптической звезды должна сравниваться с наблюдениями, а не кривая лучевых скоростей точечной массы, которая обычно используется для интерпретации спектральных наблюдений рентгеновских двойных систем. Расчет локальных профилей линий поглощения в нашем методе может производиться как в гипотезе о локальном термодинамическом равновесии в атмосфере звезды, так и при отказе от этой гипотезы. В последнем случае совместно с нелинейным дифференциальным уравнением переноса решается система алгебраических уравнений стационарности для многих десятков уровней энергии атома. Мощности современных компьютеров оказывается вполне достаточно для реализации нашего метода. Для расчетов локальных профилей линий поглощения мы привлекли ученых из казанской группы под руководством академика АН Татарстана Н. А. Сахибуллина, которая решает такие задачи на самом современном уровне. В 2003 и 2005 годах мы совместно с Э. А. Антохиной и В. В. Шиманским (Астрономическая обсерватория имени В. П. Энгельгардта, Казань) опубликовали две статьи с подробным описанием методики расчетов кривых лучевых скоростей и теоретических профилей линий в спектрах приливно деформированных звезд в рентгеновских двойных системах. Статьи были опубликованы в «Известиях РАН» и в «Астрономическом журнале».

В 2004–2007 годах в «Астрономическом журнале» вышла серия наших работ совместно с Э. А. Антохиной и М. К. Абубекеровым (мой аспирант, а затем кандидат наук, старший научный сотрудник ГАИШ), посвященная определению масс нейтронных звезд и черных дыр в рентгеновских двойных системах с применением нашей новой методики. Нам удалось показать, что массы нейтронных звезд – рентгеновских пульсаров в двойных системах со спутниками – OB сверхгигантами, найденные ранее в простейшей модели двух точечных масс, занижены на ~ 10%. Уточнение масс нейтронных звезд имеет значение для определения уравнения состояния нейтронного вещества. Красивый результат был получен нами при анализе высокоточной кривой лучевых скоростей оптической звезды в системе Cyg X-1, объединяющей наблюдения свыше пятисот ночей. По одной кривой лучевых скоростей приливно деформированной оптической звезды нам удалось оценить наклонение орбиты системы i < 40°, что позволило дать независимую оценку массы черной дыры: m_x = (9 ÷ 12) солнечных масс. Забавно то, что во всех учебниках по астрономии написано, что наклонение орбиты двойной системы не может быть определено из одной кривой лучевых скоростей. Но это утверждение справедливо лишь для простейшей модели двойной системы, как системы из двух точечных масс. Как показано в нашей работе, поскольку оптическая звезда в системе Cyg X-1 имеет большие размеры, сильно приливно деформирована и прогревается рентгеновским излучением аккрецирующей черной дыры, форма ее кривой лучевых скоростей зависит от наклонения орбиты системы, что и позволяет оценить величину наклонения из одной высокоточной кривой лучевых скоростей.

Еще один красивый результат касается проблемы маломассивных черных дыр в двойных системах. По непонятной пока причине наблюдается явный дефицит черных дыр малых масс, с массами менее четырех солнечных. Поэтому астрономы очень обрадовались, когда была открыта рентгеновская двойная система 2S0921-630, у которой измеренная масса релятивистского объекта, не являющегося рентгеновским пульсаром, оказалась весьма малой, около трех солнечных масс. Это давало основание считать, что наконец-то открыта маломассивная черная дыра. Мы применили нашу методику анализа кривых лучевых скоростей к определению массы релятивистского объекта в этой системе. Оказалось, что из‑за сильного рентгеновского прогрева оптической звезды в системе 2S0921-630 в ее спектре появляются эмиссионные компоненты линий, которые, накладываясь на фотосферные линии поглощения, значительно искажают соответствующую кривую лучевых скоростей. Учет этого искажения, выполненный в нашей работе, позволил уменьшить массу релятивистского объекта почти в два раза – с 3 до 1,7 солнечной массы. Стало ясно, что релятивистский объект в системе 2S0921-630 является не маломассивной черной дырой, а нейтронной звездой со слабым магнитным полем.