[論文レビュー] Is the `disappearance' of low-frequency QPOs in the power spectra a general phenomenon for Disk-Jet symbiosis?

A. Nandi, D. Radhika+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 21, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、ブラックホール連星における電波フレア発生時におけるX線パワースペクトル内での低周波数準周期的揺動（QPO）の消失を調査し、ジェット噴出が内側の高温コロナ（CENBOL）を破壊することでQPOが停止し、スペクトルがソフト化することを提案する。RXTE/PCAデータを用いて5つのブラックホール源を分析した結果、フレア発生時において一貫したQPO欠如、rmsの低下、スペクトルのソフト化が観測され、磁化された二成分吸収流れ（TCAF）モデルがCENBOL領域の空洞化を説明するのに適していることを支持する。

ABSTRACT

One of the best possible ways to look for disk-Jet symbiosis in galactic Black Holes is to study the correlation between X-ray and radio emissions. Beyond this study, is there any alternative way to trace the symbiosis? To answer, we investigated the X-ray features of few black hole candidates based on the archival data of PCA/RXTE. We found evidences of `disappearance' of QPOs in the power density spectra and subsequent spectral softening of the energy spectra during the radio flares (i.e., `transient' Jets). We delve deep into the nature of the accretion dynamics to understand the disk-Jet symbiosis.

研究の動機と目的

• 電波フレア発生時に低周波数QPOが消失する現象が、ディスク-ジェット共存ブラックホール系において一般に見られる現象かどうかを特定すること。
• QPO欠如が一時的ジェット噴出時におけるスペクトルのソフト化およびパワースペクトル密度（PSD）rmsの低下と相関するかどうかを調査すること。
• ジェット形成とQPO抑制、および降着フローのダイナミクス変化を結びつける物理的メカニズムを探索すること。
• 磁化TCAFモデルが、ジェット噴出時の観測されたスペクトル時系列的挙動を説明するものかどうかを検証すること。
• X線-電波相関を超えたディスク-ジェット共存の強固な観測的指標を確立すること。

提案手法

• アウトブースト中における5つのブラックホール候補（XTE J1859+226, XTE J1748-288, H 1743-322, GRO J1655-40, その他の源）のアーカイブRXTE/PCAおよびHEXTEデータを分析した。
• GHATS v1.0.1を用いてタイミング解析を行い、パワー密度スペクトル（PDS）、位相差、エネルギー依存のQPO特性を抽出した。
• 3–150 keVのエネルギーバンプで、diskbb、powerlaw/highecut、phabs成分を用いて熱的および非熱的放射をモデル化したスペクトルフィッティングを実施した。
• 電波フレア発生イベントに伴うQPO周波数、rms、位相差、スペクトル指数の変化を追跡した。
• QPO消失およびスペクトルソフト化の背後にある物理的メカニズムを解釈するために、磁化TCAFモデルを適用した。
• X線タイミングおよびスペクトル的特徴と電波フレア活動を相関させ、一時的ジェット噴出フェーズを特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波フレア発生時に低周波数QPOが消失するのは、複数のブラックホール連星系で一貫した特徴であるか？
• RQ2 QPO欠如がジェット噴出時におけるスペクトルのソフト化およびパワースペクトル密度（PSD）rmsの低下と一致するか？
• RQ3 磁化TCAFモデルは、一時的ジェット活動時の観測されたスペクトル時系列的進化を説明できるか？
• RQ4 ジェット形成と内側降着フロー（CENBOL）の破壊、およびQPO抑制を結びつける物理的メカニズムは何か？
• RQ5 QPOの再出現 timescales は、降着フロー内でのCENBOL再形成 timescales とどのように関係するか？

主な発見

• XTE J1859+226では、フレアF2–F5（2–25 keV）中にQPOが完全に消失し、スペクトルがソフト化し、ソフト/ハードエネルギー位相差は観測されなかった。
• XTE J1748-288では、600 mJyの電波フレア発生の24時間前までにQPOが消滅し、全rmsの低下とスペクトルのソフト化（スペクトル指数が急峻化）が伴った。
• H 1743-322では、8.4 GHzで12.8 mJy bm⁻¹の電波フレア発生の46時間前までにQPOが消失し、硬い状態からソフト中間状態への遷移が観測され、位相差は認められなかった。
• GRO J1655-40では、電波フレア中、約6日間QPOが欠如したが、6 mJyのピーク発生の48時間前に14 HzのQPOが再出現し、ソフトフレームが支配的で、位相差は認められなかった。
• すべての源において、QPO欠如、全rmsの低下、位相差の欠如、スペクトルのソフト化が電波フレアと一貫して一致しており、一般的傾向であることが示された。
• フレア後、QPOはタイプBとして再出現し、CENBOL構造の再形成を示唆しており、timescalesは数時間から数日程度であった。