[論文レビュー] A new X-ray outburst in the globular cluster NGC 6440: SAX J1748.9-2021

J. J. M. in ’t Zand, F. Verbunt+9 more|arXiv (Cornell University)|Feb 23, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、BeppoSAXおよびRossiXTE望遠鏡を用いて、1998年8月にギャラクシーNGC 6440で新たに検出されたX線増光現象SAX J1748.9-2021について報告している。この源は4つのX線バーストを示し、そのうち1つは中性子星における核融合閃光の特徴を示しており、その硬いバンド幅スペクトルはコンプトン化モデルに良く合致しており、10^37 erg/s以上の光度を持つ低質量X線連星系におけるコンact対象からの放射を示している。

ABSTRACT

For the second time in 27 years a bright transient X-ray source has been detected coincident with the globular cluster NGC 6440. It was found to be active in August, 1998, with the Wide Field Camera and the narrow field instruments on the BeppoSAX spacecraft, and with the All-Sky Monitor and the Proportional Counter Array on the RossiXTE spacecraft. Four X-ray bursts were detected, at least one of which shows the characteristics of a thermonuclear flash on a neutron star, in analogy with some ~20 optically identified low-mass X-ray binaries. The broad-band spectrum is hard as is common among low-mass X-ray binaries of lower luminosity (>~10^37 erg/s) and can be explained by a Comptonized model. During the burst the >30 keV emission brightened, consistent with part of the burst emission being Compton up scattered within ~10^11 cm.

研究の動機と目的

• グローブラークラスタNGC 6440における新規に検出された一時的X線源を特定・特徴づけること。
• X線増光の性質を、スペクトル的および時間的特性を含めて特定すること。
• 既知の低質量X線連星で観測された中性子星における核融合閃光と一致するかを検討すること。
• バンド幅X線スペクトルをモデル化し、コンパクト対象周辺の物理的状態を推定すること。
• 源の光度を評価し、それが低質量X線連星としての分類に与える意味を検討すること。

提案手法

• X線増光の検出および局所化に、BeppoSAX衛星のワイドフィールド・カメラおよび狭帯域機器のデータを用いた。
• RossiXTE全天モニタおよび比例計数器アレイの観測を比較し、源の変動性および放射度の変化をモニタリングした。
• X線光曲線を解析して4つの明確なX線バーストを特定・特徴づけた。
• バンド幅X線スペクトルをコンプトン化モデルにフィットさせ、放射メカニズムおよび電子温度を決定した。
• 30 keV以上のスペクトル硬化と放射度の変化を評価し、サイズ約10^11 cmのコンパクト領域でのコンプトン上昇散乱を推定した。
• 既知の低質量X線連星における核融合バーストの波形およびスペクトル行動と比較することで、中性子星の存在を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1998年8月にNGC 6440で検出された一時的X線源SAX J1748.9-2021の性質は何か？
• RQ2 観測されたX線バーストは、中性子星における核融合閃光の特徴を示しているか？
• RQ3 増光中に観測された硬いバンド幅X線スペクトルを説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ4 推定される源の光度は何か？ これは一般的な低質量X線連星と比較してどうか？
• RQ5 30 keV以上のflux増強は、コンパクト対象の近傍でコンプトン上昇散乱によって説明可能か？

主な発見

• 1998年8月にNGC 6440で新たなX線増光が検出され、27年間で2度目の出来事である。
• 4つのX線バーストが検出され、そのうち少なくとも1つは中性子星における核融合閃光に典型的な急激な上昇と指数的減衰を示している。
• バンド幅X線スペクトルは硬く、コンプトン化モデルによって最もよく説明され、光度が10^37 erg/s以上である低質量X線連星からの放射と整合的である。
• バースト中に30 keV以上の放射が明るくなったことから、サイズ約10^11 cmの領域での熱光子のコンプトン上昇散乱が示唆された。
• スペクトル的および時間的挙動から、この源は低質量X線連星系における中性子星として分類されることが強く支持された。
• NGC 6440に一時的X線源が存在することを確認し、球状星団における降着中性子星の数を増やす結果となった。