Идентификация абсорбции спектра Сверхновой I типа
31.01.2006 21:25 | Ю. П. Псковский/ГАИШ, Москва
От редакции: К 80-летию со дня рождения Ю.П.Псковского мы публикуем на нашем сервере его замечательную работу "Идентификация абсорбции спектра Сверхновой I типа", опубликованную в Астрономическом журнале, т. 45,1968 г., которая является классической работой в области изучения Сверхновых звезд. В этой работе он первым в мире отождествил основные линии спектра Сверхновых I типа, что позволило теоретикам построить физически обоснованные модели этого мощного космического явления. До Юрия Павловича спектр Сверхновых I типа более 80 лет оставался загадкой, так как он был непохож на спектры всех остальных небесных объектов из-за больших скоростей расширения (до 30,000 км/с) и низкой плотности вещества. Отдельные линии уширялись (до сотен ангстрем в видимой области) из-за эффекта Допплера, блендировались и создавали видимость квази-континуума, который исследователи принимали за эмиссионный спектр и тщетно пытались отождествить линии. Гениальное предположение об абсорбционном характере спектра, что было совсем неочевидно (см. на примере спектра ниже), помогло Юрию Павловичу получить согласованное отождествление основных линий.
АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
1968 | 45, N 5 |
| |
УДК 523.84 |
Ю.П. ПСКОВСКИЙ
ИДЕНТИФИКАЦИЯ АБСОРБЦИИ СПЕКТРА СВЕРХНОВОЙ I ТИПА
Предложено отождествление минимумов в спектре Сверхновой I типа при абсорбционном их истолковании; Вследствие деформации линий поглощения расширением оболочки Сверхновой (минимум смещается в фиолетовую сторону, уменьшается глубина, асимметрично расширяются крылья) в спектре ее можно заметить только сильные линии. Такими линиями в условиях чрезвычайно низкой плотности оболочки Сверхновой должны быть линии, чувствительные к эффекту светимости, а также линии распространенного обильно гелия. После отождествления минимумов в красной части с блендой дублета Si II и с D3-линией гелия был вычислен сдвиг остальных минимумов в фиолетовую сторону от лабораторных длин волн, и обнаружилось, что минимумы совпали с сильнейшими линиями однажды ионизованных элементов, сходных по потенциалам первой ионизации с Si II (Fe II, Mg II, Са II, S II). Фиолетовое смещение минимумов отдельных отождествлений колеблется от -0.033 до -0.029 и в среднем равно -0.0307±0.0003. Если предположить, что смещение это составляет 2/3 максимального допплеровского смещения вследствие расширения оболочки, то получается скорость расширения оболочки Сверхновой I типа порядка 13500 км/сек, сходная с таковой у остатка Сверхновой Тихо.
THE IDENTIFICATION OF ABSORPTION OF THE SPECTRUM OF THE TYPE I SUPERNOVA, by Yu.P. Pskovsky. - The identification of minima in the spectrum of the type I Supernova is proposed by their absorptional interpretation. Due to the deformation of absorption lines by a broadening of a supernova shell (minimum displaces to the violet side, depths decrease, wings widen assymmetrically), in the spectrum it is possible to notice only strong lines. Under the conditions of extraordinary low density of the supernova shell such lines must be those, sensitive to the luminosity effect as well as lines of helium widespread abundantly. After the identification of minima in the red part with a blend of a doublet Sill and with D3-helium line, a shift of the rest minima to the. violet side from laboratory wave lengths was calculated. It was found out that minima coincide with the strongest lines of once ionized elements, similar by potentials of the first ionization with Si II (Fe II, Mg II, Ca II, SII). The violet shift of minima of separate identifications fluctuates from -0.033 up to -0.029 and on the average it is equal to -0.0307±0.0003. If one supposes, that this shift makes up 2/3 of the maximal Doppler shift due to the shell broadening, then the velocity of the shell broadening of the type I Supernova turns out to be of the order of 13500 km/sec: it is similar with that of the remnant of Tycho supernova.1. Две версии в расшифровке спектра Сверхновой I типа. Попытки идентификации деталей спектров Сверхновых восходят еще к их первым спектральным наблюдениям, однако известный прогресс в этом направлении определился лишь после получения больших серий спектров и введения Минковским их классификации на типы [1,2]. К I типу была отнесена довольно однородная по спектральным фотометрическим характеристикам группа Сверхновых, отличавшаяся отсутствием эмиссионных линий водорода и наличием широких максимумов и минимумов в спектрах. Ко II типу были отнесены довольно различные по свойствам Сверхновые, сходные лишь в спектральном отношении присутствием в них эмиссионных линий водорода. Бесспорной идентификации образований в спектре Сверхновой I типа до сих пор в сущности не имеется. Исторически в этой проблеме сложились две версии, в рамках которых идут поиски решения. По одной из них, спектр Сверхновой-I является совокупностью эмиссионных образований, налагающихся на непрерывный спектр, по другой - в спектре Сверхновой-I представлены как эмиссионные линии, так и абсорбционные, как это имеет место в спектрах протяженных оболочек звезд.
В пользу эмиссионного происхождения максимумов в спектрах Сверхновых-I говорило не только сходство этих полос с наблюдаемыми в спектрах новых звезд и горячих звезд типа Вольф-Райе, но и сходство ряда конкретных деталей. Например, сильнейшая полоса ряда ионизованных элементов 4650 Å, обычная в упомянутых звездах, представлена и в спектре Сверхновой-I сильнейшим максимумом. Важным доводом гипотезы об эмиссионном характере спектра была работа Уиппла и Пэйн-Гапошкиной [3]. Они рассчитали интенсивности важнейших эмиссионных линий наиболее распространенных элементов в нескольких состояниях ионизации при температурах 15000-100000° и скорости расширения оболочки 6000 км/сек. Полученные таким путем синтетические спектры варьировались по различным пропорциям и сравнивались с наблюдаемыми спектрами Сверхновых по [1]. По лучшему согласующемуся варианту был сделан вывод, что в Сверхновых мало водорода и аномально велико содержание железа. Совпадение синтетических спектров с наблюдаемыми было очень грубое. Ряд максимумов и минимумов так и не получил объяснения. Но все же эта работа была неким аргументом в пользу эмиссионного характера спектра Сверхновой-I.
К абсорбционной гипотезе происхождения минимумов в спектре Сверхновой-I первым, по-видимому, обратился Д. Мак-Лофлин в 1958 г., когда он сделал попытку расшифровать минимумы в пекулярном спектре Сверхновой-I в NGC 4214 как абсорбционные линии Не I и некоторых других ионизованных элементов, типичные для спектров ранних классов В. В спектре этой Сверхновой найденные линии были смещены в фиолетовую сторону и деформированы скоростью расширения оболочки [4]. Таким образом, спектр одной из Сверхновых-I, правда пекулярный, получил новое истолкование. Мак-Лофлин был крупным авторитетом по новым звездам, и его отказ от чисто эмиссионного толкования спектра Сверхновой-I был знаменателен. Работа его была подвергнута критике Минковским [5], указавшим на неубедительность простых совпадений неглубоких минимумов с длинами волн некоторых второстепенных линий Не I, поскольку других подтверждений в пользу их присутствия не имелось. В то время типичным остатком Сверхновой-I считалась Крабовидная туманность со скоростью расширения 1116 км/сек. У Мак-Лофлина же по смещению линий поглощения получилась скорость расширения порядка 7500 км/сек, что выглядело чрезмерным. Но теперь Менон [6] по оценке нижней границы расстояния до остатка Сверхновой 1572 г., также являющейся возможным кандидатом в галактические Сверхновые I типа, нашел нижнюю оценку скорости расширения ее оболочки около 9000 км/сек, что сходно с результатом Мак-Лофлина.
Таблица 1 | ||||||||
Эквивалентные ширины линий | ||||||||
Название звезды |
Тип по МК |
6678 Å Не I |
6553 Å Н I |
6517 Å ? |
6371 Å Si II |
6347 Å Si II |
5876 Å Не I |
Ссылка |
ε Ori | ВО 1a | 1.03 | Е | - | - | - | 1.30 | [11] |
φ′ Ori | B0 V | 0.83 | 3.19 | - | - | - | 1.11 | [11] |
HD 224 055 | В3 1а | 0.74 | 1.16 | 0.13 | 0.23 | 0.20 | 0.80 | [12] |
28 Cyg | B3 V | 0.92 | 3.26 | 0.11 | 0.06 | 0.09 | 0.69 | [12] |
5 Per | В5 1а | 0.80 | 0.66 | 0.27 | 0.43 | 0.55 | 0.70 | [13] |
π And | B5 V | 0.45 | 5.77 | 0.10 | 0.06 | 0.09 | 0.42 | [13] |
HD 21389 | AО 1a | 0.34 | Е | - | 0.58 | 0.77 | 0.18 | [13] |
γ Tri | А0 V | 0.03 | 12.00 | - | 0.07 | 0.06 | - | [13] |
Таблица 2 | ||||||||
Элемент | κ эВ | ln Nʘ | Ионизационное состояние |
Номера сильнейших мультиплетов |
Главных линий в них, Å |
Примечание | ||
Н | 13.597 | 12.00 | II | - | - | Линий не имеет | ||
Не | 24.586 | 11.2? | I | 11 2 14 |
5876 3889 4472 |
Сильнейшая | ||
O | 13.617 | 8.96 | - | - | - | Слабые линии | ||
Ne | 21.564 | 8.7? | - | - | - | — ″ — | ||
C | 11.259 | 8.72 | - | - | - | — ″ — | ||
N | 14.548 | 7.98 | - | - | - | — ″ — | ||
Si | 8.151 | 7.50 | II | 2 3 1 |
6371-6347 4131-4127 3856 |
Сильнейшие | ||
Mg | 7.645 | 7.40 | II | 4 | 4481 | Сильнейшая | ||
S | 10.357 | 7.30 | II | 11 6 |
5665-5706 5510-5433 |
Группа линий умеренной силы |
||
Fe | 7.897 | 6.57 | II | 42 74 38 27 |
5169, 5018, 4923 6456, 6248-6236, 6149-6148 4574 4352, 4233 |
Сильнейшие | ||
Na | 5.139 | 6.30 | II | - | - | Слабые линии | ||
Al | 5.985 | 6.20 | II | - | - | — ″ — | ||
Ca | 6.113 | 6.15 | II | 1 | 3968, 3934 | Сильнейшие |
Рис. 1. Регистрограмма спектра Сверхновой в IС 4182 на 10-е сутки после максимума блеска по [1]. Указаны отождествления минимумов, согласно табл. 3. |
Таблица 3 | |||||||||||||||||||
Номера сверхновых |
119 | 119 | 26 | 25 | 25 | 26 | 86 | 86 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | λ0 | Номер мульти- плета |
(λ-λ0)/λ0 | |
t в сутках | -15 | -5 | 1 | 10 | 20 | 29 | 40 | 57 | 79 | 117 | 136 | 158 | 184 | 214 | 225 | ||||
λ0, Å | |||||||||||||||||||
6480 | 1 | 2 | 1 | + | + | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 6678.2 | He I | 46 | -0.030 |
6320 | - | - | - | - | - | 3 | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 6517 | ? | ||
6250 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 6456.4 | Fe II | 74 | -0.031 |
6160 | 3 | 3 | 4 | 5 | 3 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 6371.3 6347.1 |
Si II Si II |
2 2 |
-0.032 |
6050 | - | - | - | - | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 6247.6 6236.4 |
Fe II Fe II |
74 74 |
-0.033 |
5960 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 6149.2 6147.7 |
Fe II Fe II |
74 74 |
-0.030 -0.029 |
5700 | 3 | 2 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 7 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5875.6 | He I | 11 | |
5470 | - | - | - | 1 | 1 | + | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5664.7 5660.0 5640.3 5606.1 |
S II S II S II S II |
11 11 13 11 |
|
5340 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | - | - | - | - | - | - | 5509.7 5473.6 |
S II S II |
6 6 |
|
5290 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | + | 2 | 2 | - | - | - | - | - | - | - | 5453.8 5432.7 |
S II S II |
6 6 |
|
5010 | 5 | 5 | 5 | 5 | 7 | + | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5169.0 | Fe II | 42 | -0.031 |
4860 | 4 | 4 | 4 | 4 | 7 | + | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 5018.4 | Fe II | 42 | -0.031 |
4770 | 2 | 2 | 3 | 3 | 5 | + | 2 | 2 | 2 | - | - | - | 2 | - | - | 4923.9 | Fe II | 42 | -0.032 |
4450 | 2 | 3 | 3 | 3 | 5 | + | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 3 | 4583.8 4522 |
Fe II Fe II |
38 38 |
-0.029 |
4340 | - | - | - | 1 | 1 | + | 3 | 3 | - | - | - | - | - | - | - | 4471.7 4481.3 |
He I Mg II |
14 |
-0.030 -0.031 |
4220 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | + | 2 | 2 | - | - | - | - | - | - | - | 4351.8 | Fe II | 27 | -0.030 |
4100 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | + | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | - | - | - | - | 4233.2 | Fe II | 27 | -0.031 |
4000 | 8 | 2 | 2 | 2 | 1 | + | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 4130.9 4128.1 |
Si II Si II |
3 3 |
-0.031 |
3850 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | + | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3968.5 | Ca II | 1 | -0.030 |
3810 | 4 | 4 | 4 | 4 | + | + | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3933.7 | Ca II | 1 | -0.031 |
Гос. астрономический ин-т им. П.К. Штернберга |
Поступила в редакцию 15 февраля 1968 г. |
- R. Minkowski, Astrophys. J., 89, 156, 1939.
- R. Minkowski, Publs. Astron. Soc. Pacific, 52, 206, 1940.
- F. WHipple, С. Payne-Gaposchkin, Proc. Amer. Philos. Soc, 84, 1, 1941.
- D. McLaughlin, Publs Astron. Soc. Pacific, 75, 133, 1963.
- R. Minkоwski, Publs. Astron. Soc. Pacific, 75, 505, 1963.
- T. Menоn, Astron. J., 71, 392, 1966.
- O. Wilson, Astrophys. J., 82, 233, 1935.
- Б.А. Воронцов-Вельяминов, Астрон. ж., 17, 29, 1940.
- В.В. Соболев, Движущиеся оболочки звезд, изд-ЛГУ, Л., N 37, 1947. 10.
- Ю.П. Псковский, Астрон. ж., 45, 1968 (в печати).
- R. Wilsоn, Publs. Roy. Observ. Edinburgh, 2, N 3, 61, 1961.
- H.E. Вutller, H. Seldom, Publs. Roy. Observ. Edinburgh, 2, N 5, 187, 1961.
- H.E. Вutler, G.T. Thompson, Publs. Roy. Observ. Edinburgh, 2, N 6.
- L.G. Gоldberg, E. Muller, L.H. Aller, Astrophys. J. Suppl., 5, N 45, 1960.
- Ch. Mооre, Contrib. Princeton Univ. Observ., N 20, 1945.
- L. Rоsino, F. Вertоla, Contrib. Observ. Asiago, N 116, 1961.
- F. Вertоla, Ann. Astrophys., 27, N 4, 319, 1964.
- M. Вlосh, D. Ghalоnge, J. Dufау, Ann. Astrophys., 27, N 4, 315, 1964.
- R.Minkowski, IAU Symposium N 31, Ed. H. van Waerden, paper N 62, 367, 1967, Acad. Press, London - New York.
Публикации с ключевыми словами:
Сверхновые
Публикации со словами: Сверхновые | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> |