超软X射线源电离的星云在哪里?

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-03-06 17:43:09 | 作者:Melipal 译 | 来源:Max-Planck-Institut fur Astrophysik | 浏览:783次 ]

原文标题:Where are all of the nebulae ionized by supersoft X-ray sources?

作者:T. E. Woods & M. Gilfanov   原文来自:Max-Planck-Institut fur Astrophysik   Posted: 2016. 2. 1

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,未经许可请勿转载。)

太阳这样的小质量恒星的终极命运是耗尽核心区域的核反应熔炉,抛出延展的大气,并留下一个名叫白矮星的炽热遗骸。在数十亿年的时间里,这些自求多福的天体会径直缓慢冷却下来。然而如果一颗白矮星可以从某个伴星吸积物质的话,它就会变为极亮的极紫外与软X射线辐射源——“超软X射线源”,简称SSS。周围的星际气体会吸取这样的辐射,并形成发射线星云。因而我们预计,在所有超软X射线源周围都应该存在这样的星云。然而在过去30年间发现的所有SSS中,人们只在其中的一个周围发现了这样的星云。显然,我们对这些难以置信的天体的认识遗失了一些东西。现在,来自马克斯·普朗克天体物理所以及莫纳什(Monash)天体物理中心的科学家拼起了这幅拼图。

在合适的条件下,一颗从双星伴星吸积富氢物质的白矮星可以经由表面的核燃烧处理所有这样物质,形成数千倍于太阳的光度和温度(对应的光度和温度分别是每秒1038尔格与105至106开尔文)。这些密近双星超软X射线源最初是在30多年前被NASA的爱因斯坦天文台发现的,很快它们就成了最受关注的Ia型超新星候选前身天体:当白矮星吸积足够多的物质之后,它们可能会增长并接近钱德拉塞卡极限,并发生爆发。然而由于哪怕极紫外和软X射线光子传播途中只存在中等数量的星际介质物质,后者都会轻易将发出的光子完全吸收,因此通过确定SSS的真实数量来检验这一假说是非常复杂的。

艺术家笔下吸积的白矮星。(图片提供:David A. Hardy/AstroArt.org)

因此另一种方法就是利用这样的吸收,并搜索这些高温亮源电离的星际物质产生的星云发射线。然而,对大小麦哲伦云内超软X射线源附近的窄带观测只揭示了一个此类星云的存在。这就引发了一个让人烦恼的问题:我们对这些辐射源本性的了解是否存在重大的错误?还是说在发现星云的CAL 83周围的星际环境存在一些特殊之处,其他的SSS并不一定具备?这个两难的问题让针对超软X射线源发射线的研究在接下来的20年里停滞不前。

在最近的一项工作中,蒂龙·伍兹(Tyrone Woods,先前来自马普天体物理所,现在是莫纳什天体物理中心的研究员)与马拉特·吉尔法诺夫(Marat Gilfanov,马普天体物理所)指出,与典型产星星系大多数区域中的气体密度相比,环绕着CAL 83的气体星云至少要浓密10倍。这样星云CAL 83较高的表面亮度看起来就是吸积白矮星与起初低温的浓密星际物质偶遇的产物了。对星系中低温致密云团尺度与分布的额外分析(用于研究混凝土多孔性的数学方法为此提供了支持)进一步支持了这一解释。

吸积白矮星(2×105开尔文,图中的横轴表示其热光度L)电离产生可见星云所需的ISM密度(纵轴)。图中的3条曲线表示使用麦哲伦-巴德望远镜进行总计150秒、1500秒和9000秒积分达到50以上信噪比(也就是清晰探测)所需的情况。作为参考,图中还描绘了CAL 83的推测密度与时间平均光度。(图片提供:MPA)

大多数超软X射线源可能都是居处于密度低得多的介质中的,其星云相应的表面亮度要更低,且延伸到了更大的半径处(远至100秒差距,作为比较,CAL 83的半径是10秒差距)。虽然过去的观测并不能探测到这些星云,但借助中等积分时间以及大型当代望远镜(如麦哲伦望远镜或VLT),我们是可以探测到它们的(参见上图)。

这不仅再度打开了研究密近双星超软X射线源的渠道,而且考虑SSS星云衰减的时标是1万到10万年的量级,我们还可以在SSS所在的位置周围搜索“化石”星云。值得一提的是,这还包括在邻近宇宙中可能已经在不久之前作为Ia型超新星爆发的那些SSS。这意味着我们应该可以分别分辨出周围的星云以及内层的超新星遗迹。使用麦哲伦-巴德望远镜进行的深度窄带搜索已经开始了,我们很快可能就会测量(或严密地限制)邻近Ia型超新星遗迹前身天体的温度和光度了。

(全文完)

Tags:超软X射线源 星云

责任编辑:Melipal

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