- Рентгеновский хребет Галактики
-
Рентгеновский хребет Галактики (англ. Galactic ridge X-ray emission) — наблюдаемое проявление структуры Галактики в рентгеновском диапазоне. Рентгеновский хребет Галактики представляет собой протяженное излучение малой поверхностной яркости, расположенное в виде полосы шириной около 1-2 градусов вдоль галактической плоскости. Согласно последним исследованиям, свечение галактического хребта состоит из излучения большого количества слабых рентгеновских источников, в основном аккрецирующих белых карликов и звезд с активными коронами.
Содержание
История открытия
Рождение рентгеновской астрономии произошло в момент открытия рентгеновского излучения за пределами Солнечной системы, в 1962 году было опубликовано открытие космического рентгеновского фона и ярчайшего источника рентгеновского неба — Скорпион Х-1[1]. Первые свидетельства того, что в рентгеновском фоне неба присутствует компонента, связанная с нашей Галактикой начали появляться в начале 1970-х годов[2]. Однако чувствительность и угловое разрешение ранних рентгеновских инструментов не позволяли уверенно различать вклад малого числа ярких источников от протяженного излучения «хребта» галактики. Фактически открытием рентгеновского «хребта» можно считать результаты наблюдений обсерватории HEAO-1 (NASA)[3]. Было показано, что кроме небольшого ряда ярких источников рентгеновского излучения, расположенных вдоль плоскости Галактики, на небе несомненно присутствует протяженное излучение (в дополнение к практически изотропному космическому рентгеновскому фону), неразрешаемое на том уровне чувствительности на отдельные источники. Общая светимость рентгеновского хребта галактики была оценена в 1038 эрг/сек.
Следующим большим шагом в изучении хребта Галактики стало получение его энергетического спектра при помощи приборов японской обсерватории Tenma[5]. В спектре излучения хребта были обнаружены эмиссионные линии сильноионизированных тяжелых элементов, что явно указывало на формирование линии в горячей (с температурой в 107−108К) оптически тонкой плазме. Эти результаты в дальнейшем были подтверждены и уточнены при помощи наблюдений различных орбитальных обсерваторий, включая обсерватории последнего поколения Чандра, XMM-Newton, Сузаку. Обнаружение в излучении рентгеновского хребта Галактики линий, характерных для горячей плазмы, создало огромные сложности для понимания природы этого излучения. Основная проблема состояла в том, что если предположить, что протяженное излучение «хребта» возникает в результате излучения горячей разреженной плазмы межзвездной среды Галактики, то у Галактики нет никакой возможности удержать эту плазму в полосе шириной всего 1-2 градуса (толщиной 100—200 пк). Такая горячая плазма должна оттекать из диска Галактики, унося с собой огромную энергию, около 1043 эрг/сек, что фактически превышает энерговыделение всех взрывов сверхновых звезд[6].
В жёстком рентгеновском диапазоне измерения «хребта» Галактики сильно осложнены тем, что до 2000-х годов инструменты этого диапазона энергий (>20 кэВ) не имели хорошего углового разрешения, и, следовательно, их измерения могли содержать значительный вклад излучения отдельных галактических и внегалактических источников. По результатам наблюдений спектрометра OSSE обсерватории ComptonGRO утверждалось, что излучение рентгеновского хребта Галактики продолжается в жёсткую рентгеновскую область степенным образом[7]. Обсерватория жёстких рентгеновских и гамма лучей последнего поколения ИНТЕГРАЛ позволила надежно измерить как карту хребта Галактики в диапазоне 20-100 кэВ, так и его спектр. Было показано, что карта и спектр излучения хребта Галактики в жёстком рентгеновском диапазоне согласуются с предсказаниями модели его формирования в результате сложения излучения большого количества аккрецирующих белых карликов[8].
Природа излучения рентгеновского хребта Галактики
Гипотеза о том, что излучение рентгеновского хребта Галактики может состоять из вклада большого количества слабых, индивидуально необнаружимых источников рентгеновского излучения была высказана практически сразу после его открытия[9]. Однако ввиду отсутствия детального понимания статистики таких источников в Галактике, а также ввиду неразрешимости хребта Галактики на индивидуальные рентгеновские источники в период 1980—2006 годов, основной гипотезой его формирования было излучение горячей плазмы, возможно со значительным влиянием космических лучей малых энергий.
Первым шагом к решению проблемы о природе излучения хребта Галактики стали работы, в которых были получены его детальные карты[10]. Было показано, что яркость рентгеновского хребта в точности повторяет яркость Галактики в инфракрасном диапазоне, в котором основной вклад дают обычные маломассивные старые звезды Галактики. Сопоставление рентгеновской яркости хребта в расчете на единичную массу звездного населения рассматриваемых областей позволило показать, что известные типы источников, а именно — белые карлики в двойных системах и звезды с активными коронами — могут создать необходимое излучение[11].
Окончательным разрешением проблемы природы рентгеновского хребта Галактики стали результаты сверхглубокого наблюдения области, расположенной на расстоянии ~1,5 градуса от центра Галактики обсерваторией «Чандра». Было показано, что как минимум 88 ± 12 % излучения в диапазоне энергий ~6-7 кэВ создается индивидуальными рентгеновскими источниками[12].
Излучение «хребта» в других Галактиках
Исследования других галактик при помощи рентгеновских обсерваторий последнего поколения «Чандра» и ХММ-Ньютон показали, что вклад излучения слабых рентгеновских источников (то есть излучения типа «хребта» нашей Галактики) весьма значителен у большой доли незвездообразующих галактик. В частности, он преобладает у галактик М32, М31, NGC 3379[13].
Примечания
- ↑ Evidence for x Rays From Sources Outside the Solar System
- ↑ Evidence for a Galactic Component of the Diffuse X-Ray Background
- ↑ HEAO 1 measurements of the galactic ridge
- ↑ Из работы The galactic ridge observed by EXOSAT
- ↑ Thermal X-ray emission with intense 6.7-keV iron line from the Galactic ridge
- ↑ ASCA observation of X-ray emission from the Galactic ridge
- ↑ OSSE Observations of the Soft Gamma-Ray Continuum from the Galactic Plane at Longitude 95 degrees
- ↑ Hard X-ray emission from the Galactic ridge
- ↑ Stellar contributions to the hard X-ray galactic ridge
- ↑ Origin of the Galactic ridge X-ray emission
- ↑ X-ray luminosity function of faint point sources in the Milky Way
- ↑ Discrete sources as the origin of the Galactic X-ray ridge emission
- ↑ Universal X-ray emissivity of the stellar population in early-type galaxies: unresolved X-ray sources in NGC 3379
Ссылки
- Пресс релиз обсерватории RXTE об открытии природы рентгеновского хребта Галактики
- Картинка месяца обсерватории ИНТЕГРАЛ — результат измерений хребта Галактики
- Пресс релиз Института космических исследований РАН о результатах сверхглубоких наблюдений обсерватории ЧАНДРА
- Статья о хребте Галактики в журнале «Наука и жизнь»
- Пресс релиз обсерватории ЧАНДРА
- Статья в журнале Science Daily
Млечный Путь Положение Подгруппа Млечного Пути[ru] → Местная группа → Местное сверхскопление галактик → Комплекс сверхскоплений галактик в созвездиях Рыб и Кита[ru] → Наблюдаемая Вселенная → Вселенная Ядро галактики Галактический центр Рукава Рукав Центавра[ru] · Рукав Персея · Рукав Лебедя · Рукав Стрельца · Рукав Ориона Галактики-спутники Магеллановы Облака Большое Магелланово Облако · Малое Магелланово Облако · Магелланов Поток · Магелланов Мост[ru] Карликовые галактики
(по названиям созвездий)Волопас I[ru] · Волопас III[ru] · Гончие Псы I[ru] · Гончие Псы II[ru] · Большой Пёс · Киль · Дракон · Печь · Геркулес[ru] · Лев I[ru] · Лев II[ru] · Лев IV[ru] · Лев V[ru] · Феникс · Рыбы I[ru] · Рыбы II[ru] · Секстант[ru] · Скульптор · Большая Медведица I · Большая Медведица II · Малая Медведица[ru] Другие Кольцо Единорога · Поток Девы · Koposov I · Koposov II · Segue 3[ru] · Willman I[ru] · Карликовая эллиптическая галактика в Стрельце · Шаровое скопление M54 · Palomar 12 Категория:- Космические рентгеновские источники
Wikimedia Foundation. 2010.