КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-72-10064
НазваниеМоделирование излучения аккрецирующих белых карликов в тесных двойных системах
Руководитель Колбин Александр Иванович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук , Карачаево-Черкесская Республика
Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-704 - Физика и эволюция звезд и межзвездной среды
Ключевые слова Катаклизмические переменные, карликовые новые, поляры, аккреция, белые карлики, рентгеновские источники, звездные атмосферы, звездная спектроскопия, фотометрия
Код ГРНТИ41.23.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на изучение катаклизмических переменных – взаимодействующих тесных двойных систем, состоящих из аккрецирующего белого карлика (первичный компонент) и холодной звезды-донора (вторичный компонент), находящейся на главной последовательности и заполняющей свою полость Роша. Характер аккреции в системе зависит от величины магнитного поля белого карлика. В случае слабых магнитных полей (B < 10^5 Гс) образуется аккреционный диск. При высоких напряженностях магнитного поля (B > 10^7 Гс) ионизованный газ перетекает вдоль силовых линий на поверхность аккретора без образования диска. Главной целью проекта является понимание особенностей эволюции белых карликов в катаклизмических переменных, а также выделение особенностей магнитного поля белых карликов в тесных двойных системах и его вклада на эволюцию системы. Проект предполагает развитие ряда методов определения фундаментальных параметров белых карликов в катаклизмических переменных, параметров их магнитного поля, а также методов оценки темпа аккреции. Эти методы будут применяться для исследования выборки катаклизмических переменных на основе наблюдательного материала телескопов Специальной астрофизической обсерватории РАН. Кроме того, развиваемые методы имеют перспективы для анализа наблюдений в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, которые могут быть получены космической обсерваторией Спектр-РГ и будущей обсерваторией Спектр-УФ.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
На телескопе БТА САО РАН получены наборы спектров для 11 карликовых новых типов WZ Sge и SU UMa (V1108 Her, WZ Sge, V3101 Cyg, ASASSN-14dx, V844 Her, WX Cet, PNV03093+2638, V550 Cyg, V444 Peg, ASASSN-14cl, AF And) в предположительно спокойных состояниях. Определены параметры атмосферы аккретора (Teff, log g) 5 карликовых новых (WZ Sge, V3101 Cyg, ASASSN-14dx, PNV03093+2638, UV Per). Сделан вывод о наличии холодных белых карликов (Teff < 140000 K) в ASASSN-14dx, PNV03093+2638, V3101 Cyg и высокотемпературного белого карлика (Teff > 230000 K) в UV Per. Найдены параметры атмосферы аккретора FL Psc до (2021 год) и после (2023, 2024 годы) сверхвспышки 2023 года. Сделан вывод о нагреве белого карлика при вспышке на более чем 9000K с последующим остыванием на 7000K за 10 месяцев. Восстановлены доплеровские карты в линиях 6 ионов и лучевых скоростей аккреционного диска FL Psc в 2024 году. Сделан вывод о наличии оптически толстого диска в линиях HI и оптически тонкого в линиях остальных ионов. Предложена гипотеза о значимой флуоресценции УФ-излучения умеренно горячего БК в диске и на поверхности вторичной компоненты с усилением эмиссий ионов CaII и FeII. Получены оценки относительных радиусов (R/A) и угла наклона орбиты карликовой новой IY UMa и сделан вывод о вкладе аккреционного диска в ее оптическое излучение около 15%.
Выполнено спектральное и фотометрическое исследование новых промежуточных поляров Gaia 19cwm и SRGe J194401.8+284452. Путем анализа долговременной кривой блеска показано, что Gaia 19cwm имеет вспышечную активность, свойственную карликовым новым типа WZ Sge. Получены оценки орбитального периода 86.3 мин и периода вращения белого карлика 6.45 мин. Доплеровские томограммы этого объекта демонстрируют наличие аккреционного диска и горячего пятна, образующегося в результате удара аккреционной струи о край аккреционного диска. Путем анализа профиля затмения найдены оценки масс компонент системы (M1 = 0.66 солн. масс и M2 = 0.073 солн. масс) и наклонение орбитальной плоскости 83.8 град. Из анализа оптических и ультрафиолетовых потоков показано, что белый карлик имеет температуру ~13000 K. Анализ рентгеновских наблюдений обсерватории Swift позволяет отнести Gaia 19cwm к малочисленной группе промежуточных поляров низкой светимости. Из анализа кривых лучевых скоростей SRGe J194401.8+284452 получен орбитальный период 89 мин и полуамплитуда лучевой скорости белого карлика 30 км/c. Построены доплеровские карты этого объекта, демонстрирующие наличие в системе аккреционного диска и горячего пятна, образующегося в результате удара аккреционной струи о край аккреционного диска. Сделаны ограничения на массы аккретора и донора М = 0.3-0.9 солн. масс и M < 0.08 солн. масс соответственно. Из анализа спектрального распределения энергии SRGe J194401.8+284452 получена оценка температуры белого карлика ~15000 К. Периодограммный анализ фотометрии, полученной на телескопе РТТ-150, выявил период вращения белого карлика ~8 мин.
Проведен анализ фазово-разрешенной спектроскопии поляров IL Leo и V808 Aur, полученных на телескопах БТА и РТТ-150 в состоянии низкого темпа аккреции. В дополнение для IL Leo были проанализированы спектры из архивных наблюдений телескопа VLT с прибором XSHOOTER. На основе спектральных данных IL Leo выполнена доплеровская томография линии H альфа, выявившая структуру аккреционной струи. Проведено моделирование динамического спектра H альфа с выделением двух кинематических компонент. На основе зеемановского расщепления водородных линий оценено магнитное поле белого карлика B = 40 МГс. По данным фотометрии IL Leo исследованы долговременные вариации блеска, связанные с изменением темпа аккреции. Определены физические характеристики белого карлика (Teff = 15550 K, logg = 8.5, M1 = 0.91 солн. радиусов) из описания спектрального распределения энергии. Моделирование оптических спектров IL Leo с учетом циклотронного излучения дало оценку магнитного поля в области аккреционного пятна B = 40.9 МГс и темпа аккреции ~ 5 * 10^-13 солн. масс в год. Получены ограничения на орбитальные параметры системы (наклонение i = 50–80 град. и масса донора M2 = 0.03–0.08 солн. масс). Описание фазово-разрешенной спектроскопии V808 Aur с помощью двухпятенной модели источника циклотронного излучения с магнитным полем B1 = 38 МГс и B2 = 51 МГс приводит к оценке темпа аккреции ~ 5 * 10^-12 солн. масс в год, что соответствует механизму струевой аккреции.
Получены сетки гидродинамических плоскопараллельных моделей аккреционных пятен поляров и их рентгеновских спектров. Сделан вывод о чувствительности жесткого рентгеновского спектра к массе белого карлика, что позволяет использовать рентгеновские наблюдения для оценки масс аккреторов поляров с сильным магнитным полем. Ранее похожие результаты были получены для аккреционных колонн, которые образуются при низких магнитных полях. Однако сильное циклотронное охлаждение в полярах с сильным магнитным полем делает аккреционные колонны тонкими, превращая их в аккреционные пятна, которые лучше описываются плоскопараллельными моделями. На основе моделирования рентгеновских спектров поляров V379 Vir и MQ Dra получены оценки темпа аккреции ~10^-13 солн. масс в год. Оценка темпа аккреции в V379 Vir также согласуется с оценкой этого параметра, полученного из моделирования циклотронного спектра, наблюдаемого в инфракрасном диапазоне. Измеренный темп аккреции V379 Vir на пару порядков превышает полученную нами теоретическую оценку ветровой аккреции. Исходя из этого мы делаем вывод о том, что V379 Vir скорее прибывает в продолжительном низком состоянии, а не является LARP-объектом, как это считалось ранее. Из анализа спектра 1ES 0851+39.2 получена светимость ~10^31 эрг/с и оценка темпа аккреции ~10^-11 солн. масс в год. В спектре наблюдается мягкая компонента с температурой 0.1 кэВ, которая образуется в нагретой аккреционным пятном атмосфере белого карлика.
Публикации
1.
Моторина Е., Шиманский В., Дудник А. Борисов Н.
Determination of the dwarf novae parameters and their temporal changes
MODERN ASTRONOMY: FROM THE EARLY UNIVERSE TO EXOPLANETS AND BLACK HOLES, Proc. of the VAK-2024 Conf. «Modern astronomy: from the Early Universe to exoplanets and black holes», held 25-31 August, 2024 Nizhny Arkhyz. V. 1, pp. 457-463
(год публикации - 2024)
10.26119/VAK2024.072
2. Сусликов М.В., Колбин А.И., Борисов Н.В. Об аккреции в поляре V379 Vir Письма в астрономический журнал, Письма в Астрономический журнал, том 51, номер 2, 2025 г. (год публикации - 2025)
3. Шиманский В.В., Борисов Н.В., Дудник А.А., Колбин А.И., Моторина Е.Д., Шиманская Н.Н., Винокуров А.С. Оптические и физические характеристики карликовой новой FL Psc до и после сверхвспышки 2023 года Астрофизический бюллетень (год публикации - 2025)
4.
Колбин А.И., Карпова А.В., Сусликов М.В., Бикмаев И.Ф., Гильфанов М.Р., Хамитов И.М., Шибанов Ю.А., Зюзин Д.А., Бескин Г.М., Плохотниченко В.Л., Гутаев А.Г., Карпов С.В., Ляпсина Н.В., Медведев П.С., Сюняев Р.А., Кириченко А.Ю., Горбачев М.А., Иртуганов Э.Н., Гумеров Р.И., Сахибуллин Н.А., Шабловинская Е.С., Малыгин Е.А.
SRGe J194401.8+284452—an X-ray Cataclysmic Variable in the Field of the Gamma-Ray Source 4FGL J1943.9+2841
Astronomy Letters, Astronomy Letters, Volume 50, Issue 6, pp. 351-372
(год публикации - 2024)
10.1134/S1063773724700221
5.
Колбин А.И., Павленко Е.П., Кочкина В.Ю., Винокуров А.С., Шугаров С.Ю., Сосновский А.А., Антонюк К.А., Антонюк О.И., Пить Н.В., Сусликов М.В., Галимова Е.К., Борисов Н.В., Буренков А.Н., Спиридонова О.И.
Spectroscopic and Photometric Study of the New Eclipsing Polar Gaia23cer
Astronomy Letters, Astronomy Letters, Volume 50, Issue 5, pp. 335-349 (год публикации - 2024)
10.1134/S1063773724700154
6. Хамидуллина Р.Н., Колбин А.И. Анализ оптических и рентгеновских наблюдений промежуточного поляра RX J1630.9+6950 Физика космоса : труды 52-й Международной студенческой научной конференции (год публикации - 2025)
7.
Колбин А.И., Фатхуллин Т.А., Павленко Е.П., Сусликов М.В., Кочкина В.Ю., Борисов Н.В., Винокуров А.С., Сосновский А.А., Панарин С.С.
Gaia 19cwm—An Eclipsing Dwarf Nova of WZ Sge Type with a Magnetic White Dwarf
Astronomy Letters, Astronomy Letters, 2024, Vol. 50, No. 11, pp. 687–699. (год публикации - 2024)
10.1134/S1063773725700057