АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 1, страницы 126–136
СЦЕНАРИЙ MAD-АККРЕЦИИ В МАССИВНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ДВОЙНЫХ СИСТЕМАХ С НЕЙТРОННЫМИ ЗВЕЗДАМИ
© 2025
Н. Р. Ихсанов1,2, М. Ю. Пиотрович1, Н. Г. Бескровная1,3*
1Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, 196140 Россия
2Институт прикладной астрономии РАН, Санкт-Петербург, 191187 Россия
3Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз, 369167 Россия
*E-mail: beskrovnaya@yahoo.com
2Институт прикладной астрономии РАН, Санкт-Петербург, 191187 Россия
3Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз, 369167 Россия
*E-mail: beskrovnaya@yahoo.com
УДК 524.3-43:[524.38:524.354.6]:52-17
Поступила в редакцию 9 августа 2024 года; после доработки 18 октября 2024 года; принята к публикации 22 октября 2024 года
Обсуждается процесс ветровой аккреции газа с собственным магнитным полем на нейтронные звезды в массивных рентгеновских двойных системах (МРДС). Сформулированы критерии реализации в системе квазисферической аккреции, образования кеплеровского аккреционного диска и замагниченного некеплеровского диска (сценарий MAD-аккреции). Показано, что период равновесного вращения нейтронной звезды в сценарии MAD-аккреции, помимо параметров двойной системы, определяется также скоростью, температурой и степенью магнитизации звездного ветра ее массивного компаньона. В рамках гипотезы о равновесном вращении нами выполнены оценки параметров звездного ветра для наиболее полно изученных квазиравновесных аккреционных пульсаров в МРДС, соответствующих критериям реализации сценария MAD-аккреции. Показано, что период равновесного вращения нейтронной звезды в системе при прочих равных условиях увеличивается с ростом степени магнитизации компонента звездного ветра ее массивного компаньона, истекающего в плоскости орбиты системы. Периоды аккреционных пульсаров в системах со схожими параметрами вследствие этого могут отличаться между собой на несколько порядков величины и при благоприятных условиях достигать значений в несколько тысяч и даже десятков тысяч секунд.
Ключевые слова:
аккреция, аккреционные диски — компактные объекты — магнитные поля
ФинансированиеСписок литературы
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, грант № 075-15-2022-262 (13.МНПМУ.21.0003), в рамках программы исследований переменных звезд на Большом телескопе азимутальном (БТА САО РАН).
Список литературы
1. N. G. Beskrovnaya and N. R. Ikhsanov, Astrophysical Bulletin 79 (1), 104 (2024). DOI:10.1134/S1990341323600254
2. G. S. Bisnovatyi-Kogan, Universe 5 (6), id. 146 (2019). DOI:10.3390/universe5060146
3. G. S. Bisnovatyi-Kogan and A. M. Fridman, Sov. Astron. 13, 566 (1970).
4. G. S. Bisnovatyi-Kogan and A. A. Ruzmaikin, Astrophys. and Space Sci. 28 (1), 45 (1974). DOI:10.1007/BF00642237
5. G. S. Bisnovatyi-Kogan and A. A. Ruzmaikin, Astrophys. and Space Sci. 42 (2), 401 (1976). DOI:10.1007/BF01225967
6. N. L. J. Cox, L. Kaper, and M. R. Mokiem, Astron. and Astrophys. 436 (2), 661 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20040511
7. H. Delgado-Martí, A. M. Levine, E. Pfahl, and S. A. Rappaport, Astrophys. J. 546 (1), 455 (2001). DOI:10.1086/318236
8. M. Falanga, E. Bozzo, A. Lutovinov, et al., Astron. and Astrophys. 577, id. A130 (2015). DOI:10.1051/0004-6361/201425191
9. M. H. Finger, N. R. Ikhsanov, C. A. Wilson-Hodge, and S. K. Patel, Astrophys. J. 709 (2), 1249 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/709/2/1249
10. V. Hambaryan, K. A. Stoyanov, M. Mugrauer, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 511 (3), 4123 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac184
11. I. V. Igumenshchev, R. Narayan, and M. A. Abramowicz, Astrophys. J. 592 (2), 1042 (2003). DOI:10.1086/375769
12. N. R. Ikhsanov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 375 (2), 698 (2007). DOI:10.1111/j.1365-2966.2006.11331.x
13. N. R. Ikhsanov and N. G. Beskrovnaya, Astronomy Reports 56 (8), 589 (2012). DOI:10.1134/S1063772912070037
14. N. R. Ikhsanov and N. G. Beskrovnaya, Astronomy Reports 57 (4), 287 (2013). DOI:10.1134/S1063772913030013
15. N. R. Ikhsanov, V. Y. Kim, and N. G. Beskrovnaya, Publ. of Pulkovo Observatory 233, 34 (2024). DOI:10.31725/0367-7966-2024-233-34-38
16. N. R. Ikhsanov and S. Mereghetti, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 454 (4), 3760 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv2108
17. V. Kim, I. Izmailova, and Y. Aimuratov, Astrophys. J. Suppl. 268 (1), id. 21 (2023). DOI:10.3847/1538-4365/ace68f
18. H. Klus, W. C. G. Ho, M. J. Coe, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 437 (4), 3863 (2014). DOI:10.1093/mnras/stt2192
19. R. Narayan, I. V. Igumenshchev, and M. A. Abramowicz, Publ. Astron. Soc. Japan 55, L69 (2003). DOI:10.1093/pasj/55.6.L69
20. M. Ruffert, Astron. and Astrophys. 346, 861 (1999). DOI:10.48550/arXiv.astro-ph/9903304
21. N. S. Schulz, C. Canizares, D. Huenemoerder, and K. Tibbets, Astrophys. J. 595 (1), 365 (2003). DOI:10.1086/377214
22. N. I. Shakura, Sov. Astron. Letters 1, 223 (1975).
23. V. F. Shvartsman, Sov. Astron. 15, 377 (1971).
2. G. S. Bisnovatyi-Kogan, Universe 5 (6), id. 146 (2019). DOI:10.3390/universe5060146
3. G. S. Bisnovatyi-Kogan and A. M. Fridman, Sov. Astron. 13, 566 (1970).
4. G. S. Bisnovatyi-Kogan and A. A. Ruzmaikin, Astrophys. and Space Sci. 28 (1), 45 (1974). DOI:10.1007/BF00642237
5. G. S. Bisnovatyi-Kogan and A. A. Ruzmaikin, Astrophys. and Space Sci. 42 (2), 401 (1976). DOI:10.1007/BF01225967
6. N. L. J. Cox, L. Kaper, and M. R. Mokiem, Astron. and Astrophys. 436 (2), 661 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20040511
7. H. Delgado-Martí, A. M. Levine, E. Pfahl, and S. A. Rappaport, Astrophys. J. 546 (1), 455 (2001). DOI:10.1086/318236
8. M. Falanga, E. Bozzo, A. Lutovinov, et al., Astron. and Astrophys. 577, id. A130 (2015). DOI:10.1051/0004-6361/201425191
9. M. H. Finger, N. R. Ikhsanov, C. A. Wilson-Hodge, and S. K. Patel, Astrophys. J. 709 (2), 1249 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/709/2/1249
10. V. Hambaryan, K. A. Stoyanov, M. Mugrauer, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 511 (3), 4123 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac184
11. I. V. Igumenshchev, R. Narayan, and M. A. Abramowicz, Astrophys. J. 592 (2), 1042 (2003). DOI:10.1086/375769
12. N. R. Ikhsanov, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 375 (2), 698 (2007). DOI:10.1111/j.1365-2966.2006.11331.x
13. N. R. Ikhsanov and N. G. Beskrovnaya, Astronomy Reports 56 (8), 589 (2012). DOI:10.1134/S1063772912070037
14. N. R. Ikhsanov and N. G. Beskrovnaya, Astronomy Reports 57 (4), 287 (2013). DOI:10.1134/S1063772913030013
15. N. R. Ikhsanov, V. Y. Kim, and N. G. Beskrovnaya, Publ. of Pulkovo Observatory 233, 34 (2024). DOI:10.31725/0367-7966-2024-233-34-38
16. N. R. Ikhsanov and S. Mereghetti, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 454 (4), 3760 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv2108
17. V. Kim, I. Izmailova, and Y. Aimuratov, Astrophys. J. Suppl. 268 (1), id. 21 (2023). DOI:10.3847/1538-4365/ace68f
18. H. Klus, W. C. G. Ho, M. J. Coe, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 437 (4), 3863 (2014). DOI:10.1093/mnras/stt2192
19. R. Narayan, I. V. Igumenshchev, and M. A. Abramowicz, Publ. Astron. Soc. Japan 55, L69 (2003). DOI:10.1093/pasj/55.6.L69
20. M. Ruffert, Astron. and Astrophys. 346, 861 (1999). DOI:10.48550/arXiv.astro-ph/9903304
21. N. S. Schulz, C. Canizares, D. Huenemoerder, and K. Tibbets, Astrophys. J. 595 (1), 365 (2003). DOI:10.1086/377214
22. N. I. Shakura, Sov. Astron. Letters 1, 223 (1975).
23. V. F. Shvartsman, Sov. Astron. 15, 377 (1971).
MAD-Accretion Scenario in High-Mass X-Ray Binaries with Neutron Stars
© 2025
N. R. Ikhsanov1,2, M. Yu. Piotrovich1, N. G. Beskrovnaya1,3*
1Central (Pulkovo) Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 196140 Russia
2Institute of Applied Astronomy, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 191187 Russia
3Special Astrophysical Observatory, Russian Academy of Sciences, Nizhnii Arkhyz, 369167 Russia
*E-mail: beskrovnaya@yahoo.com
2Institute of Applied Astronomy, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 191187 Russia
3Special Astrophysical Observatory, Russian Academy of Sciences, Nizhnii Arkhyz, 369167 Russia
*E-mail: beskrovnaya@yahoo.com
The wind-fed accretion of gas with an intrinsic magnetic field onto neutron stars in high-mass X-ray binaries (HMXBs) is discussed. The criteria for the implementation of quasi-spherical accretion in the system, the formation of a Keplerian accretion disk and a non-Keplerian magnetically arrested disk (MAD-accretion scenario) are formulated. It is shown that the period of the equilibrium rotation of a neutron star in the MAD-accretion scenario, in addition to the parameters of the binary system, is also determined by the velocity, temperature, and degree of magnetization of the stellar wind of its massive companion. Within the hypothesis of the equilibrium rotation, we have estimated the parameters of the stellar wind for the most fully-studied quasi-equilibrium accreting pulsars in the HMXBs corresponding to the criteria for the MAD-accretion scenario implementation. We show that the period of the equilibrium rotation of a neutron star in the system, all other things being equal, increases with the growth of the magnetization degree of the stellar wind component of its massive companion flowing out in the plane of the system’s orbit. Therefore, the periods of accreting pulsars in systems with similar parameters can differ from each other by several orders of magnitude and, under favorable conditions, reach values of several thousand and even tens of thousands of seconds.
Keywords:
accretion disks, accretion—compact objects—magnetic fields
К содержанию номера