[論文レビュー] Introduction to Astrophysics of Microquasars

M. Massi|ArXiv.org|Jun 29, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、周期的マイクロクェーサーLS I +61° 303における多波長研究を提示し、そのガンマ線変動が軌道周期に位相ロックされていることを示しており、高エネルギー放射がコンパクトな天体がBe星の伴星に最も近づく近日点でピークに達することを示している。主なメカニズムとして、ジェット内の相対論的電子による紫外光子の逆コンプトン散乱が提起されており、これは近日点における急速なエネルギー損失により電波放射が抑制されることを意味する一方、アプスティロンではコンプトン損失が減少するため電波爆発が発生する。

ABSTRACT

The Astrophysics of microquasars - galactic miniatures of the far distant quasars - has become one of the most active fields of modern Astronomy in recent years. Here I review the astronomical methods used for the investigation of these objects, from Gamma-rays over X-rays and optical to radio wavelengths. The description of each astronomical method is always followed by an examplary application on the source LS I+61 303, one of the most observed Be/X-ray binary systems

研究の動機と目的

• マイクロクェーサーLS I +61° 303における周期的ガンマ線および電波変動を駆動する物理的メカニズムを調査すること。
• 星質量ブラックホールまたは中性子星系における降着円盤の状態と相対論的ジェット噴出の関連を理解すること。
• 標準降着モデルの妥当性を、特に非円形軌道幾何学における予測と多波長観測を比較することで検証すること。
• LS I +61° 303が高エネルギーガンマ線源の新クラス、すなわちガンマ線マイクロクェーサーの候補であるかどうかを特定すること。
• 非常に長基線干渉計測定法（VLBI）における画像化技術を向上させ、ジェットの形状および速度を正確に解像すること。

提案手法

• LS I +61° 303を全エネルギー帯域にわたって単一の源として扱い、電波、光学、X線、ガンマ線帯域における多波長観測を実施した。
• 閉ループ位相技術を用いた非常に長基線干渉計測定法（VLBI）を適用し、高分解能電波画像化およびジェット速度・進動の測定を実現した。
• 自己校正およびハイブリッドマッピングアルゴリズム（CLEANを含む）を用いて、機器誤差に起因するアーチファクトを最小限に抑えた高ダイナミックレンジの電波画像を再構築した。
• 軌道の離心率に起因する降着レートの非均一性を説明するため、二峰性降着モデルを含む理論的降着モデルを組み込んだ。
• ジェット内の相対論的電子によるBe星からの紫外光子の逆コンプトン散乱をモデル化し、ガンマ線および電波変動を説明した。
• 欧州VLBIネットワーク（EVN）における機器的偏光効果（D-項）を分析し、画像の忠実度およびダイナミックレンジに与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LS I +61° 303における周期的ガンマ線および電波変動の原因は何か。また、それは軌道位相とどのように関連しているか。
• RQ2 なぜ電波爆発は特定の軌道位相でのみ観測されるのか。近日点における電波放射の抑制を引き起こす物理的過程は何か。
• RQ3 LS I +61° 303で観測されたジェットの形状、速度、進動は、相対論的磁流力学的ジェットモデルで説明可能か。
• RQ4 LS I +61° 303の軌道幾何学的形状は、一定の降着速度を仮定する標準降着モデルをどの程度無効にするか。
• RQ5 LS I +61° 303は、ガンマ線放射を行うマイクロクェーサーの新クラスの代表例であると見なせるか。また、他の未同定EGRET源も同様に駆動されている可能性はあるか。

主な発見

• LS I +61° 303は、軌道位相に相関する強いガンマ線変動を示しており、近日点でピークに達しており、コンパクト天体の接近と高エネルギー放射の間に関連があることを示している。
• 電波爆発は、コンプトンエネルギー損失が最小限に抑えられるアプスティロンで発生するが、近日点ではBe星からの強い紫外放射が相対論的電子の急速なエネルギー損失を引き起こし、電波放射が抑制される。
• LS I +61° 303のジェットは進動しており、相対論的スピードで移動しており、VLBI画像で観測された超光速運動と一致する速度が測定された。
• 二峰性降着モデルは、系の離心軌道に起因するため、標準的な一定速度モデルよりも観測されたX線および電波光曲線をよりよく説明する。
• EVNにおける機器的偏光（D-項）は、画像のダイナミックレンジを最大7倍まで低下させる。平均D-項は9%であり、一部のステーションでは最大20%に達するが、VLBAと比較して<2%である。
• 初期モデルが不正確な場合、非線形自己校正に起因する誤った画像アーチファクトが生じる。各イテレーションで元のデータにCLEANモデルを適用することで、固定された誤差を防げる。