[論文レビュー] An X-ray study of the dipping low mass X-ray binary XB 1323-619

M. Bałucińska‐Church, M. J. Church+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、BeppoSAX観測を用いて、低下する低質量X線連星XB 1323-619の詳細なX線分光解析を実施し、吸収の変化と爆発中のスペクトル的挙動の複雑さを明らかにした。主な発見は、低下中におけるX線爆発が弱く吸収されることから、吸収体が爆発によってイオン化されている可能性が示唆され、低下中のスペクトル的進化は、延長されたパワー則成分の段階的覆い隠しと、点状の黒体放射体の急速な吸収によって最もよく説明されることである。

ABSTRACT

During a BeppoSAX observation of the low-mass X-ray binary dip source XB 1323-619 a total of 10 type I X-ray bursts and parts of 12 intensity dips were observed. During non-bursting, non-dipping intervals, the 1-150 keV BeppoSAX spectrum can be modelled by a cutoff power-law with a photon index of 1.48 +/- 0.01, a cutoff energy of 44.1 +5.1/-4.4 keV together with a blackbody with kT of 1.77 +/- 0.25 keV contributing ~15% of the 2-10 keV flux. Absorption equivalent to 3.88 +/- 0.16x10^22 H atom cm^(-2) is required. The dips repeat with a period of 2.938 +/- 0.020 hr and span 40% of the orbital cycle. During dips the maximum reduction in 2-10 keV intensity is ~65%. The spectral changes during dips are complex and cannot be modelled by a simple absorber because of the clear presence of part of the non-dip spectrum which is not absorbed. Spectral evolution in dipping can be well modelled by progressive covering of the cutoff power-law component which must be extended, plus rapid absorption of the point-source blackbody. One of the bursts is double and 4 of the bursts occurred during dipping intervals. These bursts have 2-10 keV peak count rates reduced by only 22% on average from those occurring outside the dips, and are not heavily absorbed. One explanation for this lack of absorption is that the bursts temporarily ionize the absorbing material responsible for the dips.

研究の動機と目的

• X線低下および爆発中の低下する低質量X線連星XB 1323-619のスペクトル的・時間的挙動を理解すること。
• 非低下状態における固有のX線スペクトルを特徴づけ、放射成分と吸収を特定すること。
• 低下現象の性質を調査し、吸収物質の幾何学的配置と光学的厚さを解明すること。
• 特に、深いつながりの強い低下にもかかわらずピーク放射度が著しく減少しない理由を説明すること。
• 低下中のスペクトル的進化をモデル化し、X線放射体と吸収体の空間的・物理的構造を推定すること。

提案手法

• XB 1323-619における10件のタイプI X線爆発および12回の強度低下をカバーするBeppoSAX観測を分析した。
• 非爆発的・非低下状態における1-150 keVスペクトルを、カットオフパワー則と黒体成分を用いてモデル化した。
• スペクトルフィッティングを用いて吸収列密度を測定し、N_H = 3.88 × 10^22 cm⁻² の値を得た。
• 低下周期（2.938 ± 0.020 時間）と深さ（軌道周期の40%、2-10 keVバンドで65%の強度低下）を測定した。
• 低下中のスペクトル的進化を、覆い隠し率アプローチを用いてモデル化し、延長されたパワー則成分と点状の黒体成分を区別した。
• 低下中の爆発放射度の低下を評価し、吸収体のイオン化状態を推定した。非低下状態の爆発挙動と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非低下状態におけるXB 1323-619の固有X線スペクトルは何か？パワー則と黒体成分の寄与は何か？
• RQ2 低下状態におけるスペクトルエネルギー分布はどのように変化するか？単純な吸収では説明できない場合、より複雑な覆い隠しモデルを必要とするか？
• RQ3 深いつながりの強い低下にもかかわらず、なぜX線爆発の放射度が僅かにしか低下しないのか？
• RQ4 爆発中に顕著な吸収が見られない物理的メカニズムは何か？これは吸収体のイオン化状態とどのように関係するか？
• RQ5 吸収物質の幾何学的配置は、観測されるX線変動にどのように影響を与えるか？これは降着流の構造に何を示唆するか？

主な発見

• 非低下状態における1-150 keVスペクトルは、光子指数1.48 ± 0.01、カットオフエネルギー44.1 +5.1/-4.4 keVのカットオフパワー則に加え、kT = 1.77 ± 0.25 keVの黒体成分が2-10 keVバンドで全放射の約15%を占める形で、最もよく適合する。
• 観測スペクトルを適合させるために、3.88 ± 0.16 × 10^22 原子/cm² の水素原子に相当する吸収が要求される。
• 低下は2.938 ± 0.020 時間の周期で繰り返られ、軌道周期の40%を占め、2-10 keVバンドにおける最大の強度低下は約65%である。
• 低下中のスペクトル的進化は、単純な吸収では説明できない。代わりに、延長されたカットオフパワー則成分の段階的覆い隠しと、点状の黒体放射体の急速な吸収が必要である。
• 観測された10件の爆発のうち4件が低下期間中に発生し、2-10 keVバンドにおけるピークカウントレートは平均で22%しか低下しなかった。これは、爆発中は弱い吸収が生じていることを示唆する。
• 1件の爆発は二重爆発であり、爆発中に強い吸収が見られないことから、爆発放射が吸収体を一時的にイオン化し、光学的厚さを一時的に低下させている可能性がある。