[論文レビュー] Infrared and millimeter observations of the galactic superluminal source GRS 1915+105

S. Chaty, I. F. Mirabel+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 1996

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、銀河超光速源GRS 1915+105の赤外線およびミリ波観測を報告し、その運動距離を12.5 ± 1.5 kpcと特定し、天の川銀河で最も明るいX線源であることを確認した。この源は強い赤外線変動を示し、SS 433と同等の明るさ、色、変動特性を示しており、ブラックホールまたは中性子星と厚い降着円盤を有する高質量連星系である可能性を示唆している。

ABSTRACT

Millimeter observations of the galactic source of relativistic ejections GRS 1915+105 (Mirabel & Rodriguez 1994) are consistent with this source being at a kinematic distance D = 12.5 +/- 1.5 kpc from the Sun, behind the core of a molecular cloud at 9.4 +/- 0.2 kpc. At this distance, GRS 1915+105, frequently radiating nearly 3 x 10^{38} erg/s in the X-rays, becomes the most luminous X-ray source in the Galaxy. The total hydrogen column density Nh = 4.7 +/- 0.2 x 10^{22} cm-2 along the line of sight corresponds to a visual absorption Av = 26.5 +/- 1 magnitude. The infrared counterpart of GRS 1915+105 exhibits in the 1.2 micrometre - 2.2 micrometre band variations of nearly 1 magnitude in a few hours and of nearly 2 magnitudes over longer intervals of time. In the infrared, GRS 1915+105 is strikingly similar to SS 433, and unlike any other known stellar source in the Galaxy. The infrared resemblance in absolute magnitude, color, and time variability, between these two sources of relativistic ejections suggests that GRS 1915+105, as SS 433, consists of a collapsed object (neutron star or black hole) with a thick accretion disk in a high-mass-luminous binary system.

研究の動機と目的

• GRS 1915+105の線路方向の分子ガスのミリ波観測を用いて、システム的速度の測定により運動距離を推定すること。
• 1.2–2.2 µm帯域における赤外線光度測定を実施し、数時間から数日間のスケールでのフラックス変動をモニタリングすること。
• X線と赤外線の減光測定から水素原子密度（Nh）を導出し、標準的ダスト減光則を用いて視覚的減光（Av）を計算すること。
• 等方的放射を仮定し吸収補正を施した上で、アーカイブX線データからX線の全光度を推定すること。
• 赤外線の性質をSS 433と比較することで、物理的構造および放射メカニズムの類似性を評価すること。
• 多波長挙動に基づいて、GRS 1915+105の中心エンジンの性質を制約すること。

提案手法

• GRS 1915+105の方向におけるCO(1-0)線のミリ波観測を用いて、システム的速度の測定により運動距離を推定した。
• 1.2–2.2 µm範囲の赤外線光度測定を実施し、数時間から数日のスケールでのフラックス変動を観測した。
• 水素原子密度（Nh）は、X線および赤外線の減光測定から導出し、視覚的減光（Av）は標準的ダスト減光則を用いて計算した。
• X線全光度は、等方的放射を仮定し吸収補正を施した上で、アーカイブX線データから推定した。
• 絶対等級、色指数、赤外線変動時間スケールを用いて、SS 433と比較分析を行った。
• 観測された分子雲の構造および速度勾配を、源の径方向速度と照合することで運動距離の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周囲の分子ガスのミリ波観測に基づくGRS 1915+105への運動距離は何か？
• RQ2 GRS 1915+105の赤外線フラックスは、数時間（短時間）および数日（長時間）スケールでどのように変動するか？ これはその放射メカニズムに何を示唆するか？
• RQ3 GRS 1915+105への線路方向の全水素原子密度と視覚的減光は何か？ これは観測されたX線および赤外線フラックスにどのように影響するか？
• RQ4 GRS 1915+105の赤外線挙動は、有名な相対論的ジェット源SS 433と定量的にどのように比較できるか？
• RQ5 X線、赤外線、ミリ波の統合的データから、GRS 1915+105における中心コンパクト天体およびその降着環境の性質はどのようなものか？

主な発見

• GRS 1915+105への運動距離は12.5 ± 1.5 kpcと特定され、9.4 ± 0.2 kpcに位置する分子雲の後方にあることが判明した。
• 源は数時間のスケールでほぼ1マグニチュード、より長い期間では最大2マグニチュードの赤外線フラックス変動を示した。
• 線路方向の全水素原子密度はNh = 4.7 ± 0.2 × 10²² cm⁻²であり、視覚的減光はAv = 26.5 ± 1マグニチュードに相当する。
• GRS 1915+105は、全X線光度が約3 × 10³⁸ erg/sに達する、天の川銀河で最も明るいX線源である。
• GRS 1915+105の赤外線対応天体は、絶対等級、色、変動性においてSS 433と顕著な類似性を示したが、別個の天体である。
• 観測された類似性は、GRS 1915+105がブラックホールまたは中性子星を有するコンパクト天体と、厚い降着円盤を有する高質量連星系である可能性を示唆している。