[論文レビュー] High energy X-ray emission from recurrent novae in quiescence: T CrB

G. J. M. Luna, J. L. Sokoloski+1 more|ArXiv.org|Nov 5, 2007

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、Suzaku観測を用いて、再発新星T CrBの降伏期における硬X線放射（最大で約68 keV）の初回検出を報告する。この放射は、強力なFe Kα線および確率的フレッカリングを示す冷却フロー・プラズマモデルに最もよく適合し、白色矮星周囲の光学的厚さの薄い境界層を通した降着を示しており、推定降着率が約4.2 × 10⁻⁹ M⊙ yr⁻¹であるため、'欠落した境界層問題'が解消された。

ABSTRACT

We present Suzaku X-ray observations of the recurrent nova T CrB in quiescence. T CrB is the first recurrent nova to be detected in the hard-X-ray band (E ~ 40.0 keV) during quiescence. The X-ray spectrum is consistent with cooling-flow emission emanating from an optically thin region in the boundary layer of an accretion disk around the white dwarf. The detection of strong stochastic flux variations in the light curve supports the interpretation of the hard X-ray emission as emanating from a boundary layer.

研究の動機と目的

• 再発新星であり、爆発の歴史を持つT CrBにおける高エネルギーX線放射の性質を調査すること。
• 短い再発期間を想定した場合に必要な高い降着率と観測された低X線輝度との間に生じる乖離、すなわち'欠落した境界層問題'を解消すること。
• スペクトルおよび時間的解析を用いて、硬X線放射が白色矮星の降着境界層由来であるかどうかを特定すること。
• 多成分吸収および放射モデルを用いて、放射領域の降着率および幾何的性質を制約すること。

提案手法

• 2006年9月6日、SuzakuのXIS（X線イメージング分光計）およびHXD（硬X線分光計）を用いてT CrBに対する46 ksのX線観測を実施した。
• 標準的なHEASOFT 6.2パイプラインを用いてデータを処理し、全検出器から背景を差し引いたスペクトルおよび光曲線を抽出した。
• 多温度冷却フロー・プラズマモデル（mkcflow）を用いてX線スペクトルをフィットし、完全被覆および部分被覆成分を含む複雑な吸収を組み込んだ。
• 6.5 keV領域の蛍光放射特徴をモデル化するため、Fe Kα、Fe XXV、およびFe XXVIのガウス線を導入した。
• 8秒および360秒の時間分解能を用いて光曲線を解析し、確率的変動を検出するとともに、パワースペクトル解析を実施した。
• 100分前後での周期的または準周期的振動の有無を検証するため、Lomb-Scargle解析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 T CrBで降伏期に検出された硬X線放射（最大で約68 keV）の起源は何か？
• RQ2 観測されたX線スペクトルは、降着円盤の境界層における冷却フロー・プラズマモデルで説明可能か？
• RQ3 観測された確率的変動は、白色矮星付近の内側降着領域からの放射を示唆するか？
• RQ4 白色矮星への推定降着率は何か？ また、観測された降伏期のX線輝度と短い再発期間との乖離を解消できるか？
• RQ5 強力なFe Kα線（等価幅 ~185 eV）の物理的起源は何か？ また、周囲の物質または白色矮星表面からの反射とは何を示唆するか？

主な発見

• T CrBは、降伏期に硬X線バンド（E ~ 40 keV）で観測された最初の再発新星であり、放射は最大で約68.3 keVまで延びている。
• X線スペクトルは、最大温度がkT = 57.4⁺⁶⁸.³⁻⁴⁸.⁰ keV、最小温度がモデルの限界（0.0808 keV）に達する冷却フロー・プラズマモデルに最もよく適合している。
• スペクトルモデルには複雑な吸収体が必要であり、完全被覆NH = 17.8⁺¹.⁴⁻².⁶ × 10²² cm⁻²および部分被覆NH = 35.6⁺⁹.⁹⁻³.³ × 10²² cm⁻²（被覆率0.68⁺⁰.⁰⁶⁻⁰.⁰⁴）を含む。
• Fe Kα線の等価幅は185⁺²⁻² eVであり、高密度の中性物質または白色矮星表面からの反射の両方と整合的である。
• XIS光曲線で、ポissonノイズの3.75倍の分類性変動が検出され、分類性の短時間スケール（分単位）での変動を示している。
• XISまたはHXDの光曲線において、統計的に有意な周期的振動は検出されなかったが、100分前後の変調の視覚的兆候は認められた。