Регистрация уникально яркой радиопышки рентгеновской двойной с черной дырой V404 Cyg (GS2032+336)

C.А. Трушкин, Н.А. Нижельский, П.Г. Цыбулев.

Тогда оптический объект увеличил свою яркость почти на 7 звездных величин, достигая яркости 11.6m в фильтре V, то есть объект можно было наблюдать в любительский телескоп диаметром 20-30 см.

Этот объект оказался повторной новой V404 Cygni (переменная звезда в созвездии Лебедя), которая уже вспыхивала в 1938 году. Система динамически разрешена в спектроскопических измерениях. Функция масс оказалась очень высокой f(M)=6.0, что сразу накладывает нижний предел в шесть масс солнца на массу невидимого компактного объекта. На орбите с периодом 6.5 дней в двойной системы находятся два звездных объекта: черна дыры с массой около 10.6 масс солнца и оранжевый субгигант - К0-звезда с массой около 0.3 масс солнца (Черепащук и др.) и температурой фотосферы около 4700 К.

По-видимому, мы имеем дело с системой, в которой субгигант заполняет свою полость Роша (на расстоянии около 60 миллионов километров от черной дыры) и передает вещество на аккрецирующую черную дыру, в результате образуется горячий аккреционный диск и система становится очень яркой в рентгеновском диапазоне.

Расстояние до звезды 2.39 кпк (7400 световых лет) было недавно точно определено по измерениям годичного параллакса слабого (0.3 миллиянских) радиоизлучения от V404 Cyg с помощью американской интерферометрической системы (VLA+VLBA+GBT) (Миллер-Джонс+, 2009).

Уже данные измерений в 1989 году ясно показали, что мы имеем дело с рентгеновской двойной звездой, в которой нерегулярно возникают релятивистские выбросы вещества из внутренних частей около черной дыры (Хан и Джелминг, 1992). В современной классификации такие объекты носят название микроквазары. Корбел и др. (2008) показали, что рентгеновский и радиопоток от микроквазаров строго коррелированы, поэтому мы вправе ожидать высоких радиопотоков во время рентеновских вспышек и низких потоков между вспышками.

Впервые с 1989 года в период с 15 по 26 июня 2015 года рентгеновский поток в диапазоне 15-50 КэВ по данным космической обсерватории Свифт (Swift/BAT) достигал 40 крабов, а по измерениям на обсерватории Интеграл (60-300 кэВ) даже ярче до 50 крабов, то есть в несколько тысяч выше спокойного состояния, которое продолжалось 26 лет.

С 18 июня по 12 июля мы ежедневно регистрировали радиоизлучение на пяти частотах 2.3, 4.6, 8.5, 11.2 и 21.7 ГГц с помощью радиотелескопа РАТАН-600. Многочастотных измерений не проводил не один другой радиотелескоп в мире. К сожалению РСДБ-наблюдения были выполнены не во время максимальной радиояркости и не выявили протяженную структуру объекта. Измеренные потоки в начале активного периода изменялись от 50 до 500 мЯн, причем спектральный индекс синхротронного излучения варьировался день ото дня от +0.65 до -0.8. 26 июня спустя несколько часов после яркого рентгеновского всплеска радиопоток V404 Cyg вырос в 30-40 раз от 0.05 Ян в предыдущий день до почти 4 Ян, что в несколько раз превышает максимальный уровень потока вспышки 1989 года. Надо заметить, что уровень 4 Ян является очень высоким для подобного рода объектов и тем более для радиозвезд. Только в микроквазаре Cyg X-3 происходят вспышки выше 4 Ян (а рекорд около 25 Ян). Спектр этой рекордной радиовспышки соответствовал оптически тонкому синхротронному излучению на частотах выше 4 ГГц (спектральный индекс -0.3) и оптически толстому синхротронному излучению в самопоглощении (спектральный индекс -2.5) на более низких частотах. Вероятно мы зарегистрировали самое начало формирования релятивистского струйного выброса вещества из полюсов аккреционного диска вокруг черной дыры. Спустя 14 дней радиопоток упал ниже уровня обнаружения на РАТАН-600 в соответствии с падением рентгеновского потока.

Замечательно, что в декабре 2015 года мы снова зарегистировали радиопоток на уровне 30-70 мЯн от объекта, который стал ярче сначала в рентгеновском диапазоне (до 5 крабов), а потом на 2-3 величины в оптическом дапазоне.

(по материалам авторских телеграмм ATELs:#7667, #7716, #8454, #8482 и доклада на конференции "Астрофизика высокиз энергий", ИКИ 21-25 декабря 2015 г.)

На рисунке приведены кривые блеска V404 Сyg c 18 июня по 12 июля 2015 года по данным Swift/BAT в диапазоне 15-50 кэВ, РАТАН-600 на двух частотах 4.6 и 8.2 ГГц и Токийского радиотелескопа на 1.4 ГГц. Отмечены точка измерений на 5ГГц (VLA) и моменты измерений на интерферометре SMA в диапазоне 230 ГГц, когда поток менялся от 60 мЯн до 6 Ян на временах меньше 2 часов.

Здесь даны радиоспектры в течение измерений на РАТАН-600. Отмечены характерные аппроксимации спектров степенными зависимостями, обычными для оптически тонкого синхротронного спектра релятивистских электронов, движущихся в магнитном поле.

Cпектр объекта в момент максимума потоков 26 июня. Для него приведена наиболее подходящая аппроксимация спектра зависимостью для синхротронного излучения с низкочастотным завалом. Именно полученный спектральный индекс равный +2.5 (5/2) указывает, что этот завал вызван самопоглощением - то есть генерируемые релятивистскими электронами в синхротронном механизме радиокванты поглощаются теми же самыми электронами. Это может происходить только, если релятивистские электроны сосредоточены в малом объеме.