Близкие молодые одиночные нейтронные звезды (и черные дыры) Сергей Попов (ГАИШ МГУ) План доклада НЗ: Введение Близкие НЗ Популяционный синтез Тесты кривых остывания Близкие ЧД Заключение http://xray.sai.msu.ru/~polar/html/kniga.html Нейтронные звезды: введение Остатки эволюции массивных звезд Рождаются в результате вспышки сверхновой R=10 км =1014 г/см3 (ядерная плотность) Проявляются как источники различных типов Радиопульсары Рентгеновские двойные Аномальные рентген. пульсары Источники мягких повторяющихся гамма-всплесков Центральные компактные источники остатков сверхновых Радиотихие НЗ Эволюция нейтронных звезд: вращение + магнитное поле Эжектор → Пропеллер → Аккретор → Георотатор 1 – замедление вращения 2 – пролет молекулярного облака 3 – затухание магнитного поля Липунов (1987) astro-ph/0101031 Эволюция нейтронных звезд: охлаждение Яковлев и др. (1999) УФН Близкие радиотихие НЗ Открытие: RX J1856.5-3754 Walter et al. (1996) Собственное движение и расстояние: Kaplan et al. Отсутствие пульсаций Тепловой спектр Позже: «шесть братьев» Великолепная семерка Источник Период, с RX 1856 - RX 0720 8.39 RBS 1223 10.31 RBS 1556 - RX 0806 11.37 RX 0420 3.45 RBS 1774 9.44 Радиотихие Близкие Тепловое излучение Длинные периоды Популяция близких молодых НЗ Великолепная семерка Геминга и 3EG J1853+5918 Четыре радиопульсара с тепловым излуч. (B0833-45; B0656+14; B1055-52; B1929+10) Семь более старых радиопульсаров, для которых тепловое излучение не было зарегистрировано Необходим популяционный синтез этой популяции Популяционный синтез НЗ: ингредиенты Темп рождения Начальное распределение Пространственная скорость (кик) Спектр масс Тепловая эволюция Межзвездное поглощение Свойства детектора Краткое введение и обзор по популяционному синтезу в астрофизике: astro-ph/0411792 См. также сайт Астронет Солнечная окрестность Солнечная окрестность является нетипичной областью Пояс Гулда R=300-500 пк Возраст: 30-50 милл. лет 20-30 СН за миллион лет (Grenier 2000) Местный пузырь (Local Bubble) До 6 СН за несколько миллионов лет Пояс Гулда Poppel (1997) R=300 – 500 пк Возраст 30-50 миллионов лет Диск с центром в 100150 пк от Солнца Наклон по отношению к плоскости Галактики около 20 градусов 2/3 массивных звезд в 600 пк от Солнца относятся к Поясу Distribution of open clusters (Piskunov et al. astro-ph/0508575) Surface density of open clusters (Piskunov et al.) Spatial distribution of close-by open clusters in 3D Grey contours show projected density distribution of young (log T<7.9) clusters. (Piskunov et al.) Clusters and absorption Triangles – Gould Belt clusters. (Piskunov et al.) Spatial distribution More than ½ are in +/- 12 degrees from the galactic plane. 19% outside +/- 30o 12% outside +/- 40o (Popov et al. 2005 Ap&SS 299, 117) Lyne et al. reported transient dim radio sources with possible periods about seconds in the galactic plane discovered in the Parkes survey (talk by A. Lyne in Amsterdam, august 2005; subm. to Nature). Shall we expect also Lyne’s objects from the Belt???? YES!!! And they even have to be brighter (as they are closer). The problem – low dispersion. Спектр масс НЗ Спектр масс близких молодых НЗ может отличаться от среднего по Галактике Данные спутника Hipparcos по близким массивным звездам Соответствие масс прародителей и НЗ: Timmes et al. (1996); Woosley et al. (2002) astro-ph/0305599 Остывание НЗ Прямые URCA процессы Модифицированные URCA процессы Нейтринное тормозное излучение Сверхтекучесть Экзотическое вещество (пионы, кварки, гипероны и т.д.) Каминкер и др. (2001) Two tests Age – Temperature & Log N – Log S Standard test: temperature vs. age Kaminker et al. (2001) Log N – Log S Задача: оценить вклад Пояса Гулда Расчет без учета Пояса (только диск) и с учетом Пояса Гулда Кривые охлаждения: Каминкер и др. (2001) Плоский спектр масс Кик распределен по Максвеллу (одна мода) Rпояс=500 пк astro-ph/0304141 Log of the number of sources brighter than the given flux Log N – Log S calculations -3/2 sphere: number ~ r3 flux ~ r-2 -1 disc: number ~ r2 flux ~ r-2 Log of flux (or number counts) Log N – Log S как дополнительный тест Стандартный тест: Возраст – Температура Чувствителен к возрастам <105 лет Неопределенности в возрасте и температ. Неоднородная выборка Log N – Log S Чувствителен к возрастам >105 лет Точные N (число) и S (поток) Однородная выборка Нужно использовать оба теста вместе!!! astro-ph/0411618 Список моделей (Blaschke et al. 2004) Blaschke et al. использовали 16 наборов кривых Они отличались по трем основным критериям: 1. Наличие или отсутствие пионного конденсата 2. Различные щели (гэпы) для сверхтекучих протонов и нейтронов 3. Различные Ts-Tin Пионы Model II. Нет пионов Model III. Пионы Model IV. Нет пионов Model V. Пионы Model VI. Нет пионов Model VII. Пионы Model VIII.Пионы Model IX. Пионы Model I. Модель I Пионы Щели (гэпы) из работы Takatsuka & Tamagaki (2004) Ts-Tin из работы Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Может воспроизвести Log N – Log S Модель II Без пионов Щели (гэпы) из работы Yakovlev et al. (2004), 3P нейтронный гэп 2 подавлен 0.1 Ts-Tin из Tsuruta (1979) Не может воспроизвести Log N – Log S Модель III Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3P2 нейтронный гэп подавлен 0.1 Ts-Tin из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S Модель IV Без пионов Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3P2 нейтронный гэп подавлен 0.1 Ts-Tin из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S Модель V Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3P2 нейтронный гэп подавлен 0.1 Ts-Tin из Tsuruta (1979) Не может воспроизвести Log N – Log S Модель VI Без пионов Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3P2 нейтронный гэп подавлен 0.1 Ts-Tin из Yakovlev et al. (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S Модель VII Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3P2 нейтронный гэп подавлен 0.1, 1P протонный гэп подавлен 0 0.5 Ts-Tin из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Не может воспроизвести Log N – Log S Модель VIII Пионы Щели (гэпы) из Yakovlev et al. (2004), 3P2 нейтронный гэп подавлен 0.1, 1P протонный гэп 0 подавлен 0.2 и 1P нейтронный гэп подавлен 0 0.5. Ts-Tin из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Может воспроизвести Log N – Log S Модель IX Без пионов Щели (гэпы) из работы Takatsuka & Tamagaki (2004) Ts-Tin из Blaschke, Grigorian, Voskresenky (2004) Может воспроизвести Log N – Log S HOORAY!!!! Log N – Log S can select models!!!!! Only three (or even one!) passed the second test! …….still………… is it possible just to update the temperature-age test??? May be Log N – Log S is not necessary? Let’s try!!!! Brightness constraint Effects of the crust (envelope) Fitting the crust it is possible to fulfill the T-t test … …but not the second test: Log N – Log S !!! (H. Grigorian astro-ph/0507052) Sensitivity of Log N – Log S Log N – Log S is very sensitive to gaps Log N – Log S is not sensitive to the crust if it is applied to relatively old objects (>104-5 yrs) Log N – Log S is not very sensitive to presence or absence of pions Model I (YCA) Model II (NDB) Model III (YCB) Model IV (NCB) Model V (YDB) Model VI (NEB) Model VII(YCB’) Model VIII (YCB’’) Model IX (NCA) We conclude that the two test complement each other Резюме (НЗ) Великолепная семерка и другие близкие молодые НЗ генетически связаны с Поясом Гулда Log N – Log S для близких молодых НЗ может служить тестом кривых охлаждения Два теста (Log N – Log S и ВозрастТемпература) идеальны вместе Черные дыры Черные дыры образуются из очень массивных звезд Очень трудно увидеть одиночную ЧД: Микролинзирование Аккреция …….? Важно хотя бы примерно оценить местоположение на небе В Галактике должно существовать несколько десятков миллионов ЧД Близкие ЧД и убегающие звезды Звезда Масса Скорость Возраст км/с милл. звезд в 750 пк лет от Солнца 33 65 1 (Hoogerwerf et al. ξ Per 2001) HD 25-35 31 6 Четыре из них 64760 имеют массу M > 30 Msolar ς Pup 67 62 2 56 убегающих λ Cep 40-65 74 4.5 Прохоров, Попов (2002) ПАЖ Взрыв сверхновой в двойной ς Pup Расстояние: 404-519 пк Скорость ЧД: 33-58 км/с Область локализации: 12o x 12o NEGRET: 1 ξ Per Расстояние: 537-611 пк Скорость ЧД: 19-70 км/с Область локализации: 7o x 7o NEGRET: 1 Резюме (ЧД) Примерные координаты молодых близких ЧД можно оценить по данным об убегающих звездах В двух случаях были получены относительно небольшие области локализации Для HD 64760 и λ Cep мы получили очень большие области локализации (40-50o) Несколько источников EGRET в области возможной локализации Основные выводы Мы живем в области Галактики с некоторым избытком молодых НЗ и ЧД Молодые близкие НЗ проявляют себя как радиопульсары, рентгеновские и гамма источники Местная популяция НЗ говорит нам: что радиопульсары не являются единственными представителями молодых НЗ Log N – Log S может служить хорошим дополнительным тестом кривых остывания НЗ Примерные координаты могут быть определены для одиночных ЧД, рожденных в тесных двойных системах, по данным об убегающих звездах