[論文レビュー] Chandra X-Ray Observation of the Globular Cluster GLIMPSE-C01

D. Pooley, S. Rappaport+3 more|ArXiv.org|Aug 24, 2007

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、新たに発見された遮蔽の強い球状星団 GLIMPSE-C01 に対する 46 ks のチャンドラ X線観測を報告する。17個の X線源が検出され、その全光度は 0.6×10³¹ erg s⁻¹ 以上であった。源の空間的集中度、スペクトルの硬さ、および光度分布から、GLIMPSE-C01 は高密度の銀河系球状星団であり、X線源形成率 Γ ≈ 400⁺⁶⁰⁰₋₂₀₀ に達するものと推定され、他の高密度星団と同様の性質を示しており、ミリ秒パulsarの探索において極めて有望な標的であることが確認された。

ABSTRACT

We have observed the recently discovered rich star cluster GLIMPSE-C01 for 46 ks with the Chandra X-ray Observatory. Seventeen X-ray sources with luminosities greater than 0.6e31 ergs/s were discovered, one of which is likely a quiescent low-mass X-ray binary. The spatial distribution of these X-ray sources with respect to the NIR and IR images of the cluster, combined with the luminosity and spectral hardness distributions of the sources, provide strong evidence that GLIMPSE-C01 is a rich Galactic globular cluster.

研究の動機と目的

• GLIMPSE-C01 の性質を特定すること。これは、銀河平面に位置する新たに発見された遮蔽の強い星団である。
• X線および多波長データを用いて、GLIMPSE-C01 が球状星団、散開星団、またはスーパー星団であるかどうかを評価すること。
• チャンドラの高解像度を活用して、X線源集団を測定し、クラスタの X線源形成率（Γ）を推定すること。
• 高い X線源密度および動力学的性質を踏まえて、GLIMPSE-C01 がミリ秒電波パulsar を有する可能性を評価すること。

提案手法

• CIAO 3.4.1 および CALDB 3.4.0 を用いた標準的なデータ還元手順を適用し、タイム露光モードで 46 ks のチャンドラ ACIS-S 観測を実施した。
• 0.5–6.0 keV、0.3–10.0 keV、2–8 keV のバンドでウェーブレットベースの源検出（wavdetect）を実行し、S3 チップ上に 42 個の X線源を同定した。
• 半光半径 36″ 内の源（12 個）を選別し、吸収付きのパワー・レイト・モデルを用いてスペクトルフィッティングを実施し、源の硬さと光度を評価した。
• NTT の J、H、K バンド画像から径方向光度プロファイルを構築し、ハッブルプロファイルにフィットさせることで、コア半径（r_c ≈ 7″ ± 2″）と半光半径（r_h ≈ 36″）を推定した。
• Virial 系式とクラスタ質量推定値（1–3×10⁵ M☉）を用いて、中心密度（ρ₀ ≈ 10⁵.⁶ M☉ pc⁻³）および動力学的形成率パラメータ（Γ ≈ 400⁺⁶⁰⁰₋₂₀₀）を計算した。
• X線源数/単位質量と Γ の関係をプロットし、他の銀河系球状星団と比較することで、GLIMPSE-C01 が既知の傾向と整合的であることを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線源集団および空間的分布を踏まえて、GLIMPSE-C01 は球状星団と見なせるか？
• RQ2 GLIMPSE-C01 における X線源形成率（Γ）は何か？ 他の銀河系球状星団と比較するとどうなるか？
• RQ3 X線源の空間的集中度およびスペクトル的性質は、散開星団やスーパー星団の起源よりも球状星団の起源を支持するか？
• RQ4 X線および赤外線の形状から、GLIMPSE-C01 の中心密度および動力学的状態はどのように推定できるか？
• RQ5 高い X線源生成率を示す以上に、GLIMPSE-C01 はミリ秒電波パulsar を有する可能性があると見なせるか？

主な発見

• 光度が 0.6×10³¹ erg s⁻¹ 以上の X線源が 17 個検出され、そのうちの1つは安静状態の低質量 X線連星である可能性が高い。
• X線源の空間的分布はクラスタ中心に向かって集中しており、NIR および IR の光度プロファイルと一致しており、クラスタ起源を支持する。
• 源のスペクトルの硬さおよび光度分布は、球状星団に特徴的な X線連星集団と整合的である。
• クラスタの形成率パラメータ Γ ≈ 400⁺⁶⁰⁰₋₂₀₀ は、他の銀河系球状星団における観測傾向と整合的であり、高い動力学的活動性を示していることが確認された。
• 中心密度 ρ₀ ≈ 10⁵.⁶ M☉ pc⁻³（2 M☉/L☉ を仮定）およびコア半径 r_c ≈ 0.17 pc は、非常に高密度でコンactなクラスタであることを示している。
• GLIMPSE-C01 は豊富な銀河系球状星団として確認され、今後のミリ秒パulsar探索の最良の標的であることが示された。