Поздравляем заведующего лабораторией Александра Сергеевича Винокурова и младшего научного сотрудника лаборатории физики звезд Юлию Николаевну Соловьеву с присуждением медали Российской академии наук для молодых ученых России по итогам конкурса 2020 года в области общей физики и астрономии за данную работу.

    Предметом исследования стала двойная система, находящаяся в галактике UGC6456 (известная также как VII Zw 403). Это сильно переменный как в рентгеновском, так и в оптическом диапазонах объект, который, благодаря высокому пиковому значению рентгеновской светимости Lx=1.7*10^40 эрг/с, может быть отнесен к классу ультраярких рентгеновских источников (ultraluminous X-ray sources, ULXs). Объекты этого типа обладают рентгеновскими светимостями, превышающими Эддингтоновский предел для черных дыр звездных масс. В большинстве ULXs аккреция газа со звезды-компаньона происходит на черные дыры звездных масс или нейтронные звезды в так называемом сверхкритическом режиме, темпы которого на порядки превышают те величины, которые наблюдаются у многих рентгеновских двойных нашей Галактики (достигая 10^-5-10^-4 Msun/yr). Ключевой особенностью сверхкритического режима аккреции являются мощные истечения материи, выбрасываемые из центральных областей аккреционного диска (так называемый ветер сверхкритического диска). Тем не менее, многие параметры остаются неизвестными: геометрия этого истечения; его скорость на различных расстояниях от черной дыры или нейтронной звезды; эффективность энерговыделения; доли энергии, адвектируемая в чрную дыру и уносимая вместе с газом ветра; и т.д. - значения этих параметров могут быть определены (или по крайней мере приблизительно оценены) на основе наблюдательных данных. При этом, имеющиеся результаты наблюдений и детальные радиационно-гидродинамические расчеты показывают, что большая часть выбрасываемого вещества имеет относительно низкие температуры (десятки тысяч Кельвин) и излучает в УФ и оптическом диапазонах, тогда как рентгеновские наблюдения способны выявлять только самые высокоскоростные потоки газа (так называемое ultrafast outflows). Поэтому для исследования ветра сверхкритического диска наиболее подходящим является именно оптический диапазон.
    В рамках нашей работы мы отождествили рентгеновский источник UGC6456 ULX в оптическом диапазоне. Его абсолютная звездная величина в полосе V в ярком состоянии оказалась -8.24+-0.11. Объект показывает сильную переменность как в рентгеновском (более 100 раз), так и в оптическом (в три раза) диапазонах. Обнаруженная корреляция между изменениями оптического и рентгеновского потоков (с коэффициентом 0.9+-0.3) указывает на переработку жестких квантов излучения во внешних частях ветра и дает возможность измерить эффективность переработки рентгеновских квантов в оптические. Вывод о сильном высокоскоростном истечении подтверждается широкими и сильно переменными эмиссионными линиями водорода и гелия, наблюдаемые в спектрах объекта. Опосредованно была обнаружена корреляция между потоком излучения в одной из характеристических линий ионизованного гелия и величиной рентгеновского потока, известная до этого только в случае ультраяркого рентгеновского пульсара NGC300 ULX-1. В самом ярком состоянии объекта выявлено изменение скорости линии HeII на 400 км/c, свидетельствующее в пользу предположения о прохождении объектом периастра эллиптической орбиты в этот момент.
    Ценность открытого источника заключена в его потенциале для исследований. Во-первых, UGC6456 ULX, будучи транзиентным ULX, позволяет изучать не только сверхкритический режим аккреции как таковой, но и процесс перехода между сверхкритическим и подкритическим режимами. Во-вторых, источник является ярчайшим ULXs на северном небе и вторым по блеску среди всех отождествленных ULXs (его видимая звездная величина в полосе V варьируется от 21.7 до 20.3), что позволяет получать его спектры с высоким отношением сигнал-шум. Большинство остальных ультраярких рентгеновских источников имеют существенно меньший блеск (на 1-3 mag). В-третьих, расположение источника в приполярной области позволяет осуществлять его спектральный и фотометрический мониторинг на телескопах САО РАН в течение всего года.
Опубликовано:
Vinokurov A., Atapin K., Solovyeva Y., 2020, ApJL, 893, L28. doi:10.3847/2041-8213/ab8642