Файл: Явления нестационарности и звездная эволюция..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 121

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

286

С В Е РХ Н О В Ы Е З В Е З Д Ы

[Гл. 7

вновь исследованы Бренчем (1972), который исключил идентификацию линий N II, но подтвердил остальные выводы Мак Лафлина.

Решение проблемы идентификации спектра сверхновой I было тесно связано с интерпретацией абсорбционных ми­ нимумов. Она была предложена Псковским (1968а). По его мнению, вследствие расширения линий и уменьшения их глубины из-за эффекта разлета оболочки (Герасимович, Мельников, 1935) в спектре можно заметить только силь­ нейшие линии из числа чувствительных к эффекту свети­ мости, т. е. усиливающиеся при низкой плотности линии ионов легко ионизуемых элементов (Fe II, Si II, Mg II, Са II) и наиболее трудно ионизуемых нейтральных ато­ мов (Не I). Из этого истолкования минимумов спектра од­ нозначно следовала идентификация с перечисленными ли­ ниями. После отождествления минимумов красной части спектра с блендой дублета Si II и В3-линией Не I, был вы­ числен доплеровский сдвиг х для остальных минимумов, и обнаружилось, что они действительно совпадают с силь­ нейшими линиями, чувствительными к эффекту светимо­ сти, имеющими сходные с Si II потенциалы ионизации (см. табл. 39). Совпали с минимумами все ожидаемые ли­ нии без исключений.

Идентификация минимумов в спектрах сверхновых I с этими же линиями проведена Мустелем (1970, 1971а, 1972а) путем сравнения со спектром новой DQ Her в мо­ мент максимума блеска. Он заметил, что долго наблюдае­ мые линии Fe II и др. ионов возникают при переходах с метастабильных уровней, линии же, не связанные с пос­ ледними (Si II), исчезают через несколько недель после максимума блеска. У разных сверхновых I х колеблется от — 0,022 до — 0,046 при одинаковом отождествлении минимумов; это указывает на различие скоростей расши­ рения оболочек сверхновых и на правильность предложен­ ного принципа отождествления.

Предложенная Псковским и Мустелем идентификация минимумов в спектрах сверхновых I полностью подтверж­ дается расчетами синтетических спектров сверхновых I, выполненными Бренчем и Пэтчеттом (1973). В другой ра­ боте Пэтчетт и Бренч (1972) успешно рассчитали также синтетический спектр сверхновых II, главная роль в ко­ тором принадлежит линиям H I и Fe II, наблюдаемым

§14]

С П ЕК ТРЫ СВЕРХНОВЫ Х

287

Отождествление абсорбций сверхновых I*)

Т а б л и ц а 39

Спектр SN 1954 А (Мак Лафлин, 1963)

I—II системы

Хо, ион

X

 

 

6547-14

6678 Не I

6419

6563 На

6311

6282N II

6171

6442N II

5899

5890-6 Na I

5757

5876 Не I

4917—882

5016 Не I

4850—20

4922 Не I

4740

4861

Нр

4638

4713 Не I

4613

4686

Не II

4571

4650

О II

4520

4621 N II

4486

4575 SI III

4457

4553 Si III

4407—383

4472

Не I

4326

4415 О III

4306

4388 Не I

4257

4340 HY

4242

4318 О II

4185

4267

С II

4077

4200

Не II

4169

Не I

4059

4144 Не I

4029

4121-16 SI IV,

3992

Не I

4076-70 О II

3957

4026

Не I

3837

4009 Не I

3932

3995N II

3883

3965 Не I

3860

3934—26 Не I,

3788

Call?

3889 Не I

3688

3760-55 О III

Спектры SN 1937 С после максимума блеска

первые 30 сут. X

после 30 сут. X

6480

6320

6250

6160

0050

5960

5700

5470

5340

501U

4860

4770

4450

4340

Отождествление по работам

(в середине столбца—совпа­ дающие)

(Псковский, (Мустель, 1968а) 1972а)

6678 Не I

_

6516 Ее II

6516 Fe II?

6456 Fe II

 

6371—47 Si II

6248—38 Ее II

6149—48 Ее II

5876 Не I

5890—6 «ах

5664—06 S 11 *•) 5510-5433 S II ***)

5169 Fe II ****

5018 Ее II

4924 Ее II

4586-08 Fe II *****)

4472 Не I

4417 Fe 11+

4471 Mg II

+Т1 II+Sc II

4220

4353 Fe II

4100

4233

Ее II

4035

4179—73 Fe II

4000

4131—28 Si II

 

 

3850

3968Са И

3810

3934 са и

*) Мустелем (1973) недавно идентифицирована инфракрасная область

спектра

SN 1972Е до 11 000

А. Найдены линии: Х7065

Не I, 10830 Не I (?),

8212N 1,

9393 N I, 10113 N I,

8680 N I (?),

10540 N I (?),

сильный минимум

отождествлен с линиями 8542—8662 Са II

в работе Киршнера и др. (1973).

**) Мустель дополнительно включает в бленду слабые линии

мультиплета и линию X 5527 Sc II.

***) Псковский распределяет линии по двум минимумам, Мустель их объединяет в одну и дополнительно включает линии 5684—56 Sc II.

»»**) Мустель включает в бленду линии 5317—198 Ее II.

****•) Мустель включает в бленду еще линии 4556—15 Ее II и 4629 Ее II.


288

С В Е РХ Н О В Ы Е З В Е З Д Ы

[Гл. 7

в эмиссии и поглощении, а несколько ранее Бренч и Гринстейн (1971) развили этот метод в применении к спектрам сверхновой I.

Имеется еще несколько попыток идентификации аб­ сорбций спектров I типа. Седдон (1969) полагает, напри­ мер, что минимумы являются межзвездными полосами, которые наблюдаются и в спектрах горячих далеких звезд. Хафман (1970) полагает, что эти полосы образуются гранатовой пылью, но в ультрафиолете соответствие со спектром этого минерала не получается. Гипотеза не объ­ ясняет изменения интенсивности минимумов с фазой и по­ добия деталей спектров большинства сверхновых I.

Ш. Гордон (1972) предполагает, что в спектрах сверх­ новых I присутствуют и линии поглощения, и эмиссии. Последние принадлежат главным образом высокоионизованным элементам, включая запрещенные (корональные) линии. В каждой фазе спектр сверхновой представляется своим набором линий, не повторяющимся в другой фазе. Компоненты бленд рассчитываются по эмпирической мо­ дели плотности оболочки и стратификации излучения в ней. Хотя внутренние противоречия этой гипотезы могут сниматься подгонкой модели, она не вызывает доверия, так как предполагает очень высокий расход энергии на излучение. Наблюдательные проверки не предложены.

§ 5. Результаты спектрального анализа оболочек сверхновых

1. С к о р о с т ь р а с ш и р е н и я о б о л о ч к Темп изменения физических параметров оболочки сверх­ новой с фазой зависит от скорости ее расширения г>. По­

следняя

определяется либо по сдвигу х абсорбций спект­

ра ( v =

к с

х , к = 1 — 1,5), либо по ширине эмиссий.

Скорости

расширения оболочек

сверхновых II —III ис­

следованы

Гринстейном (1965).

Он нашел, что главные

эмиссии в спектрах II типа после максимума блеска пока­

зывают v

~ 5000 — 7000 км/сек,

на 30-е сутки с фиолето­

вой стороны у них появляются абсорбционные компоненты и на 60-е сутки последние показывают скорость расшире­ ния абсорбционной зоны 5000 к — 4000 к км/сек (по На и Di,2-линиям). У III типа эмиссии более широки. После максимума блеска фиолетовый конец абсорбции Нр пока­


§ 5]

 

Р Е З У Л Ь Т А Т Ы С П ЕК ТРА Л ЬН О ГО А Н А Л И ЗА

289

зывал

v =

11000

км/сек, спустя

33 суток — уже только

8000 км/сек,

затем абсорбция уменьшила сдвиг до нуля и

исчезла.

Во

время существования абсорбций

оболочка

была

оптически

плотна, их

перемещение

соответст­

вовало увеличению прозрачного слоя до полной глубины оболочки.

Для сверхновых V по эмиссиям и абсорбциям получа­ ется v — 2000 км/сек (см. также Бертола, 1963), но для эмиссии На она — 3000 км/сек, по-видимому, за счет турбуленции в оболочке (Цвикки, 1964 Ь).

Пэтчетт и Бренч (1972) построили диаграмму «положе­ ние минимума К — фаза» для девяти сверхновых типа II, III и V (рис. 98). Диаграмма подчеркивает сходство спектров

этих типов. Выявилось движение минимумов

в красную

область спектра в первые 2 0

суток после максимума блеска.

Затем линии H I

и Na I

показывают

v = 7000& км/сек,

а линии

Fe II v = 5000/с км/сек.

Размер

символов на

рисунке

соответствует интенсивности

минимумов (боль­

шие — сильные

абсорбции,

малые — слабые).

Звездоч­

ками

отмечена сверхновая

У типа

(1961 V),

остальные

— цифрами: 43 -

SN

1961 I

(тип. III); 10 -

SN 1969 L,

13 -

SN 1962 М,

39 -

SN

1961 U,

42 -

SN 1936 А, 5 2 -

SN 1968 L, 69 - SN 1948 В, 73 - SN 1959 D.

Оценки v для сверхновых I получены по смещению аб­

сорбций. Для SN 1954 А МакЛафлин нашел v = 4800 к

— 7200 к км/сек, Псковский для нескольких сверхновых I получил v = 9200 к км/сек, у Мустеля по вариациям и по­ лучаются оценки v от 6600 к до 13800 к км/сек. В то же вре­ мя у Пэтчетта и Бренча по смещению дублета Si II, обра­ зующего минимум 6130±20 А в 10 сверхновых I, v =

10600 к ± 900 к км/сек (исправлено за красное смещение галактик). По v Пэтчетт и Бренч нашли радиус оболочки в момент максимума блеска R 0= kvt0 = k (1,88 ± 0,56)- •1015 с м = к 27000 R &. Мустель нашел R 0/R@ в пределах 33—70 тыс. Он же указал на возможность оценки радиуса

фотосферы сверхновой I (т. е. поверхности, где опти­ ческая толща оболочки — 1 ) с помощью формулы, при меняемой к нормальным и новым звездам:

М ш = - 0,72 — 5 Ig R + 36700/Т.

В зависимости от принимаемого значения Т (15—10 тыс.

10 Явления нестационарности



290

С В Е РХ Н О В Ы Е ЗВ Е ЗД Ы

[Гл. 7

 

Рис. 98. Д иаграм м а «длина волны минимума — фаза» в сутках для сверхновых II, I I I и V типов. По оси абсцисс — ф аза в сутках , про­ ш едш их после максимума блеска, по оси ординат — длины волн спектральны х максимумов с указанием в скобках их идентификации.

§ 5]

Р Е З У Л Ь Т А Т Ы С П ЕК ТРА Л ЬН О ГО А Н А ЛИ ЗА

291

градусов)

Мустель

получил -=р- = 14—25 тыс.,

причем

соотношение R 0

-п©

 

Ri естественно.

 

В спектре SN 1954 А Бренч (1972) обнаружил корреля­

цию между интенсивностью линий Не I и их х,

а Мак

Лафлин еще ранее — убывание v с фазой у некоторых ли­ ний этой сверхновой.

2.

Т е м п е р а т у р ы

и

с т р а т и ф и к а ц и я

и з л у ч е н и я

о б о л о ч е к

с в е р х н о в ы х .

До последнего времени все оценки температур были кос­ венными. Минковский (1941) приводит для сверхновой II Т = 40000° без каких-либо аргументаций, Арп (1961) получил по формуле Т (UBV) = 7900 / V — 0,72), выведенной для нормальных звезд, «цветовую темпера­

туру»

SN 1959 D (также II типа) 25000°.

Для SN 1961

V (тип V) Бертола (1963) по присутствию

линий С III

нашел

ионизационную температуру 25000°. Для сверх­

новых III — IV оценок температуры нет.

 

Оценки температур оболочек сверхновых I были сде­ ланы на основе исследования абсорбционных линий. Псковский (1968а) нашел сходство со спектрами звезд сВ8 — сАО по возбуждению линий и положил Т — 10000°. Мустель (1971 b) по R V (см. рис. 93) оценил «спект­ ральный тип» сверхновой и по нему нашел температуру с помощью шкалы температур для сверхгигантов. Для ^ = 1 0 суток после максимума спектр получился класса

— сАО и Т = 10000°, для t = 20 суток, — спектр cF5, а Т = 6000°. Последняя оценка согласуется с спектрофото­ метрической для SN 1960 F = 5300°), полученной Шалонжем и Бурнишон (1968). Бренч и Пэтчетт (1973) вычисляли Т (UBV), используя данные Псковского (1970), но для t — 25 суток формула Т (UBV) оказа­ лась непригодной. Для максимума блеска они полу­

чили:

Т = 19700° ± 500°, Mv = - 2 0 ? 8 , Мь =

- 22ф7,

L = 1051 эрг!сек.

 

болометрической

поправки

Для

вычисления Му и

использовались

формулы,

выведенные для нормальных

звезд.

Киршнер

и др. (1973) исследовали спектры семи

сверхновых на

интервале

3200—11000 А и сравнением

с планковским

распределением нашли Т — 10000° для

I типа

в максимуме и 7000° через 2—3 недели,

а для II

типа 9500 и 5000° соответственно.

10*