[論文レビュー] Detailed optical studies of the galactic supersoft X-ray source QR And (RXJ0019.8+2156)

B. Deufel, H. Barwig+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、銀河的スーパーソフトX線源QR And (RXJ0019.8+2156)の広範な光学観測を提示する。1992年から1996年までの長期的光度測定と1997年の高分解能分光観測を統合し、約1.8時間の準周期的変動を特定。青シフトおよび赤シフトされたHeIIおよびBalmer線のサテライトを検出することで、高速な放出流の存在を示し、ドップラー断層撮影法を用いて、降着円盤ではなく、連星系内の低速領域からの発光を明らかにした。

ABSTRACT

We present high-speed long term photometric observations from 1992 to 1996 (UBVRI), as well as recently obtained (1997) spectrophotometric and high resolution spectroscopic studies of the bright galactic supersoft X-ray source RXJ0019.8+2156. Our photometry reveals a highly variable object. The shortest observed quasi-periodic variations are humps with a period of approx 1.8h. The timings of the main minimum are not exactly regular and occur on average around phase phi=0.0. With our new data set we calculated an update of the orbital period. Our simultaneous spectroscopic and spectrophotometric studies from 1997 give an even more detailed insight: blue and red shifted satellite lines at HeII 4686 and at the strong Balmer lines, which are interpreted as high velocity outflows, can clearly be detected. We also present for the first time an analysis of this supersoft source by means of Doppler tomography. The lines of HeII (4542,4686), H_a and H_b show no emission from an accretion disk. These emission lines originate in regions within the binary system with very low velocities. The spatial origin of the emitting material is not quite clear and will be investigated in a follow-up paper.

研究の動機と目的

• 1992年から1996年までの長期的光度測定データを用いて、QR And（RXJ0019.8+2156）の光学的変動およびスペクトル的特徴を複数年にわたって調査すること。
• 1992年から1996年までの長期的光度測定データを用いて、軌道周期および最小光のタイミングを特定すること。
• 1997年の高分解能分光観測および分光光度測定を分析し、発光線の運動学的特性および放出構造を同定すること。
• ドップラー断層撮影法を用いて、連星系内の発光領域の空間的分布をマッピングすること。
• 発光線が降着円盤由来であるか、それとも系内の他の低速領域由来であるかを特定すること。

提案手法

• 1992年から1996年までのU、B、V、R、Iバンドにおける長期的光度測定を実施し、明るさの変動を追跡し、周期的挙動を同定すること。
• 1997年の同時分光光度測定および高分解能分光観測を実施し、線のプロファイルおよびドップラーシフトを分析すること。
• HeII（4542、4686）およびBalmer線（Hα、Hβ）に対してドップラー断層撮影法を適用し、発光物質の空間的分布を再構築すること。
• HeII 4686およびBalmer線における青シフトおよび赤シフトされたサテライト線の分析を通し、高速な放出流の存在を推定すること。
• 観測された線プロファイルを円盤発光モデルと比較し、発光線が降着円盤由来でないことを裏付けること。
• 光度曲線からの最小光のタイミングを精緻化することで、軌道周期を更新すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QR Andにおける光学的変動の時間スケールおよび特徴、特に準周期的振動に関しては何か？
• RQ2 HeIIおよびBalmer線に観測された青シフトおよび赤シフトされたサテライト線の原因は何か？そしてこれらは放出流に関する何を明らかにするか？
• RQ3 HeIIおよびBalmer線の発光は連星系のどの領域から起因しているのか？これは降着円盤と整合的か？
• RQ4 QR Andにおける発光物質の空間的分布は、標準的な円盤発光モデルとどのように異なるか？
• RQ5 全光度測定データに基づいて、QR Andの更新された軌道周期は何か？

主な発見

• この源は、主に約1.8時間の周期を示す準周期的明るさの変動を示しており、システム内での強い変調を示している。
• 主な最小光は位相φ ≈ 0.0に発生するが、タイミングは厳密には規則的ではなく、複雑な変動を示している。
• HeII 4686およびBalmer線に明確に青シフトおよび赤シフトされたサテライト線が検出され、システムからの高速な放出流の存在が示された。
• ドップラー断層撮影法により、HeII（4542、4686）およびHα、Hβの発光は、標準的な降着円盤ではなく、非常に低速な領域からのものであることが明らかになった。
• 発光物質の空間的起源は依然として曖昧であり、円盤発光の明確な証拠はなく、系内にまだ特定されていない別の領域にあると提案されている。
• 本研究は、銀河的スーパーソフトX線源に対してドップラー断層撮影法を初めて適用したものであり、その発光領域の運動学的特性に関する新たな知見を提供した。