[論文レビュー] Doubling the number of Be/X-ray binaries in the SMC

F. Haberl, M. Sasaki|arXiv (Cornell University)|May 10, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ROSATおよびEinsteinのX線源カタログとHα発光線星カタログを照合することで、小マゼラン雲（SMC）に25個の新しいBe/X線連星候補を提案し、その既知の集団を著しく倍増させた。この手法は、Hα発光によって特定されるBe星とX線源との強い相関を利用しており、低光度のBe/X線連星を多数特定し、それらが銀河系内では検出されずに残っている可能性を示唆している。

ABSTRACT

A correlation of X-ray source and Halpha emission-line object catalogues in the Small Magellanic Cloud (SMC) shows that more than two thirds of the optically identified Be stars in Be/X-ray binaries are found as emission-line objects in the catalogues. On the basis of this result we propose up to 25 X-ray sources mainly from recent ROSAT catalogues as new Be/X-ray binaries and give their likely optical counterparts. Also for the five yet unidentified X-ray pulsars in the SMC we propose emission-line stars as counterparts. This more than doubles the number of known high mass X-ray binary systems in this nearby galaxy. The spatial distribution of the new candidates is similar to that of the already identified Be/X-ray binaries with a strong concentration along the SMC main body and some systems in the eastern wing. The new candidates contribute mainly to the low-luminosity end of the X-ray luminosity distribution of Be/X-ray binaries. A comparison with the luminosity distribution in the Milky Way reveals no significant differences at the high-luminosity end and the large number of low-luminosity systems in the SMC suggests that many such systems may still be undetected in the Galaxy. The overall ratio of known Be to OB supergiant X-ray binaries in the SMC is an order of magnitude larger than in the Galaxy, however, might show spatial variations. While in the eastern wing the ratio is comparable to that in the Galaxy no supergiant X-ray binary is currently known in the main body of the SMC. Possible explanations include a different star formation history over the last ~15 My.

研究の動機と目的

• 多波長照合を用いて、小マゼラン雲（SMC）における新しいBe/X線連星候補を同定すること。
• 現在の調査で低光度のBe/X線連星が不足している問題を扱い、それらの銀河系内での検出可能性を評価すること。
• 多くのBe/X線連星が低X線光度のため検出されていない可能性を検証する仮説を検証すること。
• SMCの異なる領域におけるBe/X線連星と超新星遺骸X線連星の割合に空間的変動があるかを調査すること。
• SMCに存在する5つの未関連X線パルサーの光学的対応体を特定すること。

提案手法

• 位置誤差を考慮して、SMC内の517個のROSAT PSPC X線源を、MA93およびMB99のHα発光線星カタログと照合し、距離閾値として√(r90² + 10²)を用いた。
• X線源の探索を拡張するため、追加のX線カタログ（ROSAT HRI、Einstein IPC、ASCA、BeppoSAX、RXTE）を用いた。
• 距離、X線光度、Be星と整合する光学的等級を基準に候補を選定し、既知の超新星残骸およびスーパーソフト源を除外した。
• X線光度、光学的等級（B、V、R）、スペクトル的特徴を用いて、候補システムを他の源から区別した。
• 利用可能なX線光曲線と周期性に基づき、候補をBe/X?またはBe/Xパルサーと分類した。
• 新規候補の光度分布を既知のBe/X線連星および銀河系システムと比較し、検出可能性と集団的差異を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Hα発光線星とX線源との相関関係を用いて、SMCにおける新しいBe/X線連星候補を信頼性高く同定できるか？
• RQ2 新規候補は、特に低光度領域において、Be/X線連星のX線光度関数にどの程度寄与するか？
• RQ3 SMCにおけるBe星と超新星遺骸X線連星の比が、銀河系と比べて1桁高いのはなぜか？また、それは空間的に変動するか？
• RQ4 SMCに存在する5つの未関連X線パルサーは、光学的対応体としてBe星と関連している可能性が高いか？
• RQ5 SMCにおける低光度のBe/X線連星の存在は、それらが銀河系内でも検出されずに残っている可能性をどの程度示唆するか？

主な発見

• 著者らは、主にROSAT PSPCおよびHRIカタログとHα発光線星カタログの照合に基づき、SMCに25個の新しいBe/X線連星候補を提案した。
• 新規候補により、SMCにおけるBe/X線連星の既知の集団が著しく増加し、その数をほぼ倍増させた。
• 新規候補の空間的分布は、既知のBe/X線連星とよく一致しており、SMC本体に強く集中し、一部は東部翼にも存在する。
• 新規候補の多くはX線光度関数の低光度領域に貢献しており、光度は約3.0×10³⁵ erg s⁻¹から約5.0×10³⁷ erg s⁻¹の範囲に分布する。
• SMCの光度分布は高光度領域で銀河系と顕著な差異を示さないが、低光度系の多数が存在することから、それらが銀河系内でも検出されずに残っている可能性が示唆される。
• SMCにおけるBe星と超新星遺骸X線連星の比は、銀河系と比べて1桁高いが、東部翼では同程度の比を示し、SMC本体には現在までに超新星遺骸X線連星は確認されていない。