[論文レビュー] A BeppoSAX observation of the massive X-ray binary 4U1700-37

A. P. Reynolds, Alan Owens+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、質量の大きな高質量連星系4U1700-37のBeppoSAX X線観測を行い、0.5–200 keVスペクトルを分析した。データは、光子指数1.07、5.9 keVで指数的カットオフ、23.9 keVのe-折りたたみエネルギーを示す吸収されたパワー・レイトスペクトルに加え、ソフトな熱的成分と6.5 keVの狭い鉄Kα線で最もよく適合する。37 keV付近の広帯域サイクロトロン特徴の存在は一時的であり、ブラックホールではなく中性子星の起源を支持する。

ABSTRACT

A 0.5-200 keV BeppoSAX spectrum of the non-pulsating high-mass X-ray binary 4U1700-37 is presented. The spectrum is well characterized by the standard accreting pulsar model of an absorbed power-law with a photon index of 1.07 +0.02 -0.03, sharply modified by an exponential cutoff above 5.9 +/- 0.2 keV. The e-folding energy of the cutoff is 23.9 +/-0.5 keV. A soft bremsstrahlung component with a temperature of 0.2 +/- 0.1 keV is also required, together with a narrow iron line at 6.5 keV. Both continuum components are absorbed by a column of (5.1 +/- 0.2) x 10E22 atom/cm2. There is some evidence for the presence of a broad cyclotron absorption feature at ~37 keV, although we cannot exclude the possibility that this is due to an incorrect modeling of the continuum, or instrumental effects. The hypothesis that the compact object is a neutron star rather than a black hole seems most likely.

研究の動機と目的

• BeppoSAXデータを用いて、非パルサー型高質量連星系4U1700-37の広帯域X線スペクトルを特徴づけること。
• 吸収カットオフや可能性のあるサイクロトロン線といったスペクトル特徴を分析することで、4U1700-37におけるコンパクト天体の性質を特定すること。
• スペクトルモデリングに基づいて、源が中性子星かブラックホールかを評価すること。
• スペクトル内にソフトな熱的成分および鉄Kα放出線が存在するかを調査すること。

提案手法

• BeppoSAX衛星を用いて0.5–200 keVのX線スペクトルを取得すること。
• 高エネルギー領域で指数的カットオフによって修正された吸収されたパワー・レイトスぺクトルを連続スペクトルとしてモデリングすること。
• 低エネルギー領域の放射を説明するため、ソフトな熱的ブレムストラーラーレーション成分を組み込むこと。
• スペクトルフィットを改善するために、6.5 keVでの狭い鉄Kα放出線を含めること。
• スペクトルフィットを用いて、約37 keV付近に広帯域サイクロトロン吸収特徴が存在するかを検証すること。
• 機器効果および連続スペクトルモデリングの不確実性を考慮しながら、スペクトル特徴の有意性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BeppoSAXによる観測で得られた高質量連星系4U1700-37の広帯域X線スペクトルエネルギー分布はどのようなものか？
• RQ2 スペクトルは、磁場を持つ中性子星を示す37 keV付近のサイクロトロン共鳴散乱特徴を示しているか？
• RQ3 観測されたスペクトルは、コンパクト天体としての中性子星かブラックホールのどちらによって最もよく説明されるか？
• RQ4 4U1700-37への視線方向の間隔内での吸収物質の密度はどの程度か？
• RQ5 ソフトな熱的成分および鉄Kα線の追加がスペクトルフィットにどのように寄与するか？

主な発見

• X線スペクトルは、光子指数1.07 +0.02 -0.03、5.9 ± 0.2 keVで指数的カットオフを持つ吸収されたパワー・レイトスぺクトルで最もよく説明される。
• カットオフのe-折りたたみエネルギーは23.9 ± 0.5 keVであり、放射の高エネルギー領域での折り返しを示唆する。
• 低エネルギー領域スペクトルをフィットするため、温度0.2 ± 0.1 keVのソフトな熱的ブレムストラーラーレーション成分が必要である。
• 6.5 keVでの鉄Kα放出線が検出され、冷たく密度の高い媒体における蛍光と整合的である。
• 37 keV付近に広帯域サイクロトロン吸収特徴が示唆されるが、モデリングや機器効果の可能性により有意性は不明瞭である。
• 吸収物質の密度は(5.1 ± 0.2) × 10²² atoms/cm²であり、データはブラックホールではなく中性子星をコンパクト天体として支持する。