[論文レビュー] Dissecting accretion and outflows in accreting white dwarf binaries

D. de Martino, G. Sala+23 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2015

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、LOFTミッションが白色矮星連星における降着および噴出の研究を画期的に進展させることを提案している。これは、ハードX線バンドにおける高感度・高時間分解能X線分光および計測を可能にする。主な対象は磁気的および非磁気的変光星変動星、新星、矮新星であり、速い不規則変動の検出、活動期におけるハードX線放射の特徴の解明、および連携マルチウェーブ長観測による降着円盤-ジェット接続の探査を目的としている。

ABSTRACT

This is a White Paper in support of the mission concept of the Large Observatory for X-ray Timing (LOFT), proposed as a medium-sized ESA mission. We discuss the potential of LOFT for the study of accreting white dwarfs. For a summary, we refer to the paper.

研究の動機と目的

• 高時間分解能X線観測を用いて、磁気的および非磁気的両システムにおける白色矮星への物質降着の物理を理解すること。
• 新星活動期における質量噴出のメカニズムを、ハードX線放射の発生およびスペクトル変動のモニタリングによって調査すること。
• 矮新星活動期の多様性を解明し、降着円盤-ジェット発生の物理的条件を時間分解スペクトル測定によって探ること。
• 光学、赤外、電波施設とのマルチウェーブ長連携を可能にし、降着系における降着円盤-ジェット接続の普遍性を検証すること。
• 未だ十分に理解されていない白色矮星連星におけるハードX線尾部を特徴づけること。これは降着流および噴出プロセスの診断に不可欠である。

提案手法

• LOFTの大型面積検出器（LAD）を活用し、2–30 keV範囲で8.5 m²の有効面積を実現することで、高スルーレートX線計測および分光測定を実施する。
• 磁気的および非磁気的白色矮星連星のサンプル（それぞれ10個ずつ）に対して位相分解スペクトル測定を実施し、低振幅の速い不規則変動および周期的変動を検出する。
• 年間約3個の新星をモニタリングし、ハードX線放射の発生を検出するとともに、活動期中のスペクトル進化を追跡する。
• 年間約3個の矮新星に対して時間分解スペクトル測定および高速計測を実施し、ハードX線領域における非周期的変動およびスペクトル進化を研究する。
• LOFTの搭載アラートシステムを活用し、地上の光学・赤外・電波施設による迅速後続観測を誘発する。
• 将来的な調査（例：eROSITA、Gaia、LSST、SKA）および大規模地上施設（例：E-ELT、4MOST、LAMOST、WEAVE）と連携し、マルチウェーブ長の文脈とターゲット選定を支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物質が白色矮星に降着するメカニズムは何か？ そして、ハードX線の変動および分光測定における降着流の痕跡は何か？
• RQ2 新星活動期におけるハードX線放射の発生原因および駆動要因は何か？ そして、スペクトル的・時間的進化はどのように進行するか？
• RQ3 矮新星活動期の多様性の原因は何か？ また、これらの系で降着円盤-ジェット発生が可能となる物理的条件は何か？
• RQ4 最近の電波観測によって示唆されているように、低質量X線連星および変光星変動星における降着円盤とジェット形成の間に普遍的な接続が存在するか？
• RQ5 一時的活動期におけるX線および電波の放射度の相関関係は何か？ そして、これはジェット形成メカニズムにどのような含意を持つのか？

主な発見

• LOFTは、磁気的および非磁気的白色矮星連星において、初めてハードX線域で低振幅の速い不規則変動および周期的変動を検出可能にする。
• LOFTは、新星活動期におけるハードX線放射のスペクトル進化を、類例のない時間分解能およびスペクトル分解能で特徴づけることができる。
• LOFTは、矮新星におけるハードX線放射の初の詳細な時間分解スペクトル測定を提供し、非周期的変動および降着ダイナミクスを明らかにする。
• ミッションは、物質降着および噴出プロセスの主要な診断指標である、降着白色矮星系におけるハードX線尾部の検出を可能にする。
• LOFTと将来的な調査（例：eROSITA、Gaia、LSST）の連携により、約10,000個の新しい白色矮星連星候補の同定および特徴づけが可能になる。
• SKAなどの電波施設とのマルチウェーブ長連携により、特に高降着率非磁気的CVにおける降着円盤-ジェット接続の普遍性が検証可能になる。