Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1

Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1

Optická světelná křivka systému HZ Her/Her X-1 pořízená detektorem družice Integral. Ve vložených rámečcích je patrná jednak umělcova představa vzhledu systému, ale především pozice obou komponent systému v jednotlivých orbitálních fázích odpovídajících písmenům vyznačeným i na světelné křivce.

Ve vesmíru je celá spousta zajímavých objektů, jimž se musí astrofyzikové věnovat jednomu po druhém. Bizarní konfigurace často předčí i fantazii autorů vědecko-fantastických románů. Zajímavým systémem je tzv. rentgenová dvojhvězda HZ Her/Her X-1 obsahující neutronovou hvězdu obklopenou  akrečním diskem. Právě tento systém se stal cílem studie V. Šimona z AsÚ, v níž se zabýval  dlouhodobým vývojem vysokoenergetických stavů tohoto objektu.

Jak již bylo napsáno, systém HZ Her/Her X-1 se skládá ze dvou objektů: z neutronové hvězdy a jejího průvodce – vyvinuté hvězdy, jež vyplňuje svůj Rocheův lalok (tedy oblast prostoru, v níž zcela dominuje gravitace hvězdy) a přes librační bod ležící na spojnici těchto dvou objektů tak materiál z této hvězdy (tzv. dárce, donora) přetéká na neutronovou hvězdu. Kolem ní se formuje akreční disk z  tohoto materiálu, který se posléze nabaluje na neutronovou hvězdu. Systém je zdrojem rentgenového záření (jeho vznik souvisí s procesy během akrece (tedy nabalování) materiálu na neutronovou hvězdu) a protože jde o první rentgenový zdroj objevený v souhvězdí Herkula družicí Uhuru, je tento systém znám též pod označením Hercules X-1.

Elektromagnetické záření pocházející z tohoto objektu a registrované přístroji na Zemi v optickém oboru a satelity s rentgenovými detektory na oběžné dráze Země vykazuje značnou proměnnost na rozmanitých časových škálách. Zjevné jsou pulsy s periodou 1,24 sekundy, které souvisejí s rychlou rotací neutronové hvězdy kolem své osy. Další zaznamenanou periodou je 1,70 dne, jež odpovídá době vzájemného oběhu obou složek dvojhvězdy. A do třetice zaznamenali astronomové periodu kolem 35 dní, která je spojována s precesí akrečního disku. Podle současných modelů se zdá, že akreční disk kolem neutronové hvězdy není rovinný, ale pokroucený a navíc ještě skloněný, což je příčinou jeho tzv. precese (nastávající v opačném smyslu, než je smysl oběhu složek).

Jasnost systému se ale mění i na jiných časových škálách, než jsou zmíněné periody, dlouhodobě kolísá registrovaný rentgenový tok o desítky procent na škálách především v rozmezí stovek až tisíců dnů. Systém dále vykazuje jakési dvojice pulsů rentgenového toku („stavy zapnuto“) trvající kolem 10 a 5 dnů během precesní periody. Rentgenové záření registrované v pásmu energií kolem 10 keV pochází z akrečního sloupce, jímž hmota dopadá z akrečního disku na neutronovou hvězdu. Zmíněné pulsy tedy zřejmě souvisejí s geometrií systému při zakrývání akrečního sloupce zvrásněným akrečním diskem. V pozorovací éře však některé z očekávaných aktivních stavů nenastaly, systém se ocitl ve stavech s anomálně nízkou aktivitou, které přetrvaly několik desítek až stovek dnů.

A právě dlouhodobá proměnnost systému v rentgenové i optické oblasti spektra zajímala V. Šimona. K dispozici měl rentgenová pozorování z přístroje ASM (All-Sky Monitor) na družici NASA RXTE (Rossi X-Ray Timing Explorer) a databázi optických pozorování Americké asociace pozorovatelů proměnných hvězd (AAVSO). Proměnnost v optickém oboru je způsobena tzv. přepracováním rentgenového záření pocházejícího z bezprostřední blízkosti neutronové hvězdy fotosférou donora na straně přilehlé neutronové hvězdě. Datové řady podrobil pečlivé analýze. Vzhledem k citlivosti rentgenového detektoru se rentgenová světelná křivka systému vlastně skládala z izolovaných vrcholů odpovídajících zvýšenému stavu, zatímco v nízkém stavu bylo rentgenové záření Her X-1 pod prahem možné detekce. To přinášelo v analýze jisté obtíže, jež musel V. Šimon také překonat.

Ze statistického zpracování pak vyplývá, že stavy s anomálně nízkou aktivitou v podstatě nevybočují z očekávaného statistického rozdělení registrovaného rentgenového toku a zapadají dobře do okrajových částí tohoto rozdělení. Během těchto nízkých stavů je však tok optického záření snížen výrazně méně. Podle interpretace V. Šimona to znamená, že změny rentgenového toku ve studovaném energetickém pásu jsou způsobeny nehomogenní strukturou vnitřních části disku, jež zakrývá přicházející rentgenové záření. Naproti tomu záření v optickém oboru pochází z ozařované dárcovského hvězdy, protože toto ozařování obstarává i vnitřní část disku, která zakrývá samotný rentgenový zdroj v těsné blízkosti neutronové hvězdy. Na rentgenové záření vnitřní části disku není přístroj ASM citlivý.

V éře před vypuštěním rentgenových dalekohledů byla u systému HZ Her/Her X-1 několikrát zaznamenána období, kdy jeho optická jasnost zůstala mimořádně nízká a téměř neměnná po dobu i několika let. Zůstává otázkou, zda jsou tato období extrémními případy stavů s anomálně nízkou aktivitou i v rentgenové oblasti spektra.

Reference
Šimon, V., Long-term Evolution of the Main-On States in Hercules X-1, Astron. J. 150 (2015) article id. 3

Kontakt
RNDr. Vojtěch Šimon, Ph.D., simon@asu.cas.cz



Převzato: Astronomický ústav AV ČR



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: HZ Her, Her X-1


39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

ISS

Stanice ISS nízko nad JV obzorem,začínají večerní přelety nad ČR.

Další informace »