[論文レビュー] A binary counterpart for 2FGL J2039.6-5620

Roger W. Romani|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2015

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 19被引用数 15

ひとこと要約

論文は、フェルミLAT源2FGL J2039.6−5620の可能性の高い対応体として、5.47時間の光学／X線連星を特定し、ブラックワウフやレッドバックパルサーに類似した、覆い隠された相互作用型のミリ秒パルサー連星系であると提案している。非対称な二重ピーク光学光曲線と、内因的衝撃を示すX線の変調がこれを裏付けているが、パルサーのエフェマリスまたは分光測定が得られるまで、軌道位相の特定は不確実のままである。

ABSTRACT

We have identified an optical/X-ray binary with orbital period P_b=5.47h as the likely counterpart of the Fermi source 2FGL J2039.6-5620. GROND, SOAR and DES observations provide an accurate orbital period and allow us to compare with the light curve of an archival XMM exposure. Like many short-period optical X-ray binaries associated with LAT sources this may be a interacting (black widow/redback) millisecond pulsar binary. The X-ray light curve is consistent with the emission associated with an intrabinary shock. The optical light curve shows evidence of companion heating, but has a peculiar asymmetric double peak. The nature of this optical structure is not yet clear; additional optical studies and, especially, detection of an orbital modulation in a gamma-ray pulsar are needed to elucidate the nature of this peculiar source.

研究の動機と目的

• 未関連のフェルミLAT源2FGL J2039.6−5620の光学およびX線対応体を同定すること。
• 候補連星系の軌道周期および光度的挙動を特定すること。
• ブラックワウフやレッドバックの例に類似した、覆い隠された相互作用型ミリ秒パルサー連星系であるかどうかを評価すること。
• 複数エポックの光度測定とアーカイブデータを通じて、非対称な二重ピーク光学光曲線の起源を解明すること。
• 正確な軌道エフェマリスと局所化の向上を通じて、将来的なパルサー検出を可能にすること。

提案手法

• 2013年にSOAR望遠鏡のグッドマン高透過スペクトログラフ（GHTS）を用いて、2時間にわたる光学光度測定を実施した。
• 複数エポックにわたるアーカイブGRONDおよびDES光度データを分析し、軌道周期と光曲線の形状を測定した。
• GHTS、GROND、DESのデータを統合してフラックスを補正し、軌道のアリエスを解消し、精密な周期0.228116 ± 0.000002日（5.47時間）を達成した。
• XMM-NewtonのアーカイブX線データを用いて、光学光曲線と比較し、X線の変動性および軌道変調を評価した。
• X線スペクトルと輝度を評価し、非熱的放射および内因的衝撃活動を推定した。
• 光学の明るさの変化とスペクトルエネルギー分布を用いて、パルサーのスピンダウン出力および放射加熱を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非対称な二重ピーク光学光曲線を示す5.47時間の光学／X線連星が、2FGL J2039.6−5620の真の対応体であるか？
• RQ2 この系における非対称な二重ピーク光学光曲線の起源は何か？
• RQ3 X線光曲線にブラックワウフやレッドバック系に見られるような、内因的衝撃に起因する特徴が現れているか？
• RQ4 系の軌道パラメータおよびX線／光学挙動が、覆い隠されたミリ秒パルサー連星系として妥当であるか？
• RQ5 測定された軌道周期および光度位相は、真の力学的軌道位相（例えば上昇節点）とどのように関係しているか？

主な発見

• SOAR、GROND、DESの複数エポック光学光度測定を用いて、精密にP_B = 0.228116 ± 0.000002日（5.47時間）の軌道周期が測定された。
• 光学光曲線は、最小値と最大値が非対称に配置された非対称な二重ピークを示し、複雑な加熱または遮蔽機構を示唆している。
• X線光曲線は中央の最小値をはさむ二重ピーク構造を示しており、ブラックワウフおよびレッドバック系に見られる内因的衝撃からの放射と整合的である。
• X線の輝度とスペクトルの硬さは、非熱的起源を支持しており、f_X/f_γ ≈ 0.005と、パルサー駆動連星系に典型的な値である。
• 放射加熱の推定から、約4.2×10^33 erg s⁻¹の輝度が得られ、10％の加熱効率を仮定すると、パルサーのスピンダウン出力は約4×10^34 erg s⁻¹であると示唆された。
• 低固有運動および低推定距離（約1.5 kpc）は、比較的近距離で低速度のミリ秒パルサー連星系であることを支持している。