不同尺度恒星活动的x射线表现

发布时间：2017-12-10 19:25

  本文关键词：不同尺度恒星活动的x射线表现

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【摘要】：天体的X射线辐射产生自剧烈的活动过程。一方面,恒星自身可以通过特定的磁活动和／或激波活动产生X射线辐射；另一方面,由大质量的0型星的星风和核塌缩型超新星爆发过程中向外输出的能量加热周围介质至数百万度,从而辐射X射线光子。因此,研究不同尺度和不同环境内的年轻恒星的X射线表现有助于我们理解有关它们的恒星物理和反馈过程。 本论文分析了年轻恒星三种不同尺度活动性的X射线观测,它们包括一个大麦哲伦星云内的超新星遗迹N11L,一个小麦哲伦星云中的大质量恒星形成区NGC602,和漩涡星系M101内的三个巨H Ⅱ区：NGC5461,NGC5462和NGC5471。除了规模不同以外,它们也处于互不相同的环境中。 首先,我们分析了大麦哲伦星云内的超新星遗迹N11L的Chandra X射线观测。N11L内的X射线辐射集中在光学图像上看到的主壳层和东北边的环状突出区域内,其中最亮的辐射来自一条从东北到西南的条带,并存在中部和西南部两个辐射的峰值。对X射线辐射的能谱分析表明超新星的爆震波是在不均匀的环境中传播开来的：北部介质稀疏,激波扩散较快,形成了爆裂的形状；激波在南部撞上致密介质,抛出物的机械能被大量地转化成了热气体的内能。致密介质(可能是未被探测到的小块分子云)扩散到热气体中,降低了热气体的温度。并且,前景依旧存在的致密介质对南部的热气体辐射产生了额外的吸收。此外,超新星遗迹各个部分的X射线辐射均由不同温度的热等离子体主导,它们的成分组成表明它们是被激波扫过的星际介质。由光学图像确定的N11L的半径、由X射线能谱确定的热等离子体的碰撞电离时标和等离子体温度确定的激波速度三者符合Sedov自相似解,但由之得出的超新星爆发能比经典的1051ergs低一至两个数量级,并且远远小于X射线能谱分析得到的热气体内能的总和。以上分歧支持从辐射的形态分布上推断的破裂的解释。 第二,基于Chandra X射线望远镜的观测,我们报告了在小麦哲伦星云翼区的年轻星团NGC602a内弥漫X射线辐射的发现。X射线辐射来自于恒星密度最高的星团核心区域以及H Ⅱ区周围的尘埃带上。我们通过调查星团内大质量恒星的年龄和数目证明了星团风或星风泡对星团中心的X射线辐射贡献不大。因此我们提出这部分X射线辐射来自于低质量主序前星累积的贡献。我们把尘埃带上的X射线光子归结为来自新形成的紧致的星团的辐射。对红外观测的研究表明这一星团依旧嵌埋在分子云团中。如果假设在NGC602a那样的低金属丰度的环境内,年轻恒星依旧具有与银河系里的同类一样的活动性,那么我们观测到的星团中心和尘埃带上的X射线辐射的亮度、空间分布和能谱特征分别小质量主序前星和原初恒星体的X射线表现相一致。这是首次在小麦哲伦星云内观测到来自主序前星和原初恒星体的X射线辐射。而且,X射线辐射的亮度表明在小麦哲伦星云内,年轻小质量恒星具有跟银河系内一样的吸积和发电机过程。 第三,我们使用Chandra对漩涡星系M101的观测数据,研究了其内三个巨HⅡ区(NGC5461、NGC5462和NGC5471)的X射线表现。三个巨H Ⅱ区的X射线能谱中均含有一个显著的热气体成分,其典型温度约2百万度。在NGC5461内,软X射线辐射的空间分布基本上与其内最明亮的H Ⅱ区H1105的分布一致,但依旧有部分辐射延伸出南部边界。这部分辐射可以归因于H1105和H1098之间的恒星云的外流。在NGC5462内,X射线光子偏离了H Ⅱ区以及年轻恒星带的分布。纤维状的Hα辐射由恒星云延伸至弥漫X射线辐射所在的位置。这一结构表明热气体外流的存在。NGC5471内的X射线辐射集中在B节点上,它是一个“骇新星”候选体。如果假设B节点是一个超新星遗迹,并且Sedov解成立,那么得出的爆发能将达到1052ergs,而与“骇新星”遗迹的猜想吻合。此外,在与NGC5462成协的弥漫X射线辐射中心的明亮点源被认证为是一颗背景活动星系核,而不是M101内的黑洞双星。 最后,我们总结了以上三个规模的年轻星集合的X射线表现,并比较了NGC602和三个巨H Ⅱ区与其它大质量恒星形成区的X射线与H_光度。我们发现了X射线光度随着Hα光度一起增长的趋势。然而,这一趋势仅仅是一个粗略的统计,我们依旧需要详细地调查各个目标内真实发生过的物理过程。此外,我们也需要更多的目标天体,更多的研究手段来达到对单个恒星星云(星风泡或者超新星遗迹)、大质量恒星形成区和恒星形成区综合体内发生的反馈过程,以及不同反馈过程之间的联系与区别的更深入的理解。据此,我们做出了对未来工作的安排与展望。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P152

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5 苏e，

本文编号：1275617