4U 2206+54 – най-късо периодичната Ве рентгенова двойна звезда?
16 декември 2014 г.
4U 2206+54 е масивна рентгенова двойна звезда в съзвездието Цефей. За първи път е детектирана като рентгенов източник от сателита Uhuru („свобода” на суахили). Мисията Uhuru е на NASA и продължава от изтрелването на 12 декември 1970 до март 1973 г. 4U 2206+54 се състои от звезда - донор на маса от спектрален клас О9.5Vp и компактен обект. Пекулярността на донора на маса се изявява в по-високо от нормалното съдържание на хелий. Звездата е изпълнила своя обем на Рош и губи маса посредством плътен, но бавен звезден вятър – скоростта на изтичане на вятъра е около 350 km/s. Компактният обект е неутронна звезда с период на околоосно въртене от около 1.54 часа. При неутронната звезда се наблюдават бавни пулсации в рентгеновата област и забавяне на околосното въртене. Комбинираното действие на последните две характеристики предполага изключително силно магнитно поле – около 1014 G. Това означава, че системата най-вероятно е първия детектиран магнетар, захранван от акреция от звездния вятър на донора. Стойността на орбиталния период все още е дискусионна. При измервания базирани на наблюдения с рентгеновия сателит RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) през 2001 г, е определена стойност от 9.568 d. По-късно, през 2007 г., по наблюдения със SWIFT/BAT (Burst Alert Telescope) и отново с RXTE, е открита модулация на данните с период от 19.25 d – почти удвоеният орбитален период.
Астрономи от Института по Астрономия с Национална Астрономическа Обсерватория и от канадския University of Western Ontario изследваха спектри на 4U 2206+54, получени с Куде спектрографа на 2m телескоп в НАО Рожен. Целта им бе да определят орбитните параметри на звездата, включително и орбиталния период. За получаване на кривата на радиалната скорост бе използвана линията на неутралния хелий с дължина на вълната 6678 Å. Илюстративен пример за профила на линията е показан на фиг 1.
Фиг.1 Профили на спектралната линия на неутрален хелий
Спектралните наблюдения покриват периода от ноември 2011 г. до юли 2013 г. В рамките на орбиталният период, линията ще осцилира около средно положение и ще бъде отместена или към синята, или към червената област на спектъра спрямо лабораторната дължина.
Измерените стойности на радиалната скорост са фазирани и с двата орбитални периода, но тези с период 9.568 дена показват по-гладка вариация – фиг.2.
Фиг.2 Фазови криви на радиалнатa скорост при двата орбитални периода съответно – 19.25 и 9.568 денонощия.
При анализа на данните са използвани два софтуерни пакета (Phoebe и Nightfall), базирани на кодовете на Уилсън-Девини за получаване на т. нар. орбитално решение за двойни звездни системи (фиг.3). По този начин са определени характерните параметри на орбитата на двойната система, по-важните от които са ексцентрицитетът е = 0.3 и проектираното разстояние между компонентите a si ni = 3.46. Използвайки данните от орбиталното решение и стойностите за масите на донора на маса и неутронната звезда - съответно 10.4 и 1.4 слънчеви маси, е построена и видимата орбита на всяка от компонентите – фиг.4.
Фиг.3 Орбиталното решение за 4U 2206+54. Червената крива фитира фазовия профил на радиалната скорост при период от 9.568 денонощия.
Фиг.4 Видимта орбита на компонентите в системата 4U 2206+54. По-голяма по размер е орбитата на компактния обект (неутронната звезда). Характерните фази 0.00, 0.36, 0.40 и 0.86 показват съответно: позицията на т.нар горно съединение, позиция на апоастъра, долно съединение и позиция на периастъра за орбитата на компактния обект.
Голяма част от Ве рентгеновите двойни имат орбити с екцентрицитет ≥ 0.3. При тях приливната сила между компоннетите действа като забавя въртенето на донора на маса с цел да се постигне равновесие – циркуларизация на орбитата и изравняване на периода на въртене с орбиталния период. Съществува и група Ве рентгенови двойни (X Per, GS 0834-430, KS 1947+300, XTE J1543-568 и 2S 1553-542), чиито орбити имат срванително ниски ексцентрицитетти е≤ 0.2. Тези обекти имат орбитални периоди по-дълги от 30 дни.
Ако този орбитален период се потвърди, това би направило 4U 2206+54 Ве рентгеновата двойна звезда с най-късия известен орбитален период.
Авторите на публикацията са Кирил Стоянов, Радослав Заманов, Георги Латев и Николай Томов от ИА с НАО, БАН, и Абедин Абедин от University of Western Ontario. Публикацията излезе в брой 335 на немското астрономическо списание Astronomische Nachrichten и може да бъде намерена на адрес http://arxiv.org/abs/1411.7561.