[論文レビュー] Multi-wavelength observations of Galactic hard X-ray sources discovered by INTEGRAL. II. The environment of the companion star

Farid Rahoui, S. Chaty+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2008

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、INTEGRALが発見した12個の銀河内ハードX線源の周囲環境を、VLT/VISIRからの中赤外 (MIR) 光度測定と多波長Spectral Energy Distribution (SED) フィッティングを用いて調査した。MIR過剰はIGR J16318-4848、IGR J16358-4726、およびおそらくIGR J16195-4945でのみ検出され、これらは等方的円盤を有するsgB[e]星に起因すると考えられるが、大多数の源では高い固有吸収にもかかわらず顕著なMIR過剰が認められず、遮蔽された系であっても星風からのほこり貢献が最小限であることが示唆された。

ABSTRACT

Context: The INTEGRAL mission has led to the discovery of a new type of supergiant X-ray binaries (SGXBs), whose physical properties differ from those of previously known SGXBs. Those sources are in the course of being unveiled by means of multi-wavelength X-rays, optical, near- and mid-infrared observations, and two classes are appearing. The first class consists of obscured persistent SGXBs and the second is populated by the so-called supergiant fast X-ray transients (SFXTs). Aims: We report here mid-infrared (MIR) observations of the companion stars of twelve SGXBs from these two classes in order to assess the contribution of the star and the material enshrouding the system to the total emission.} Methods: We used data from observations we carried out at ESO/VLT with VISIR, as well as archival and published data, to perform broad-band spectral energy distributions of the companion stars and fitted them with a combination of two black bodies representing the star and a MIR excess due to the absorbing material enshrouding the star, if there was any. Results: We detect a MIR excess in the emission of IGR J16318-4848, IGR J16358-4726, and perhaps IGR J16195-4945. The other sources do not exhibit any MIR excess even when the intrinsic absorption is very high. (abridged)

研究の動機と目的

• INTEGRALが発見した超巨星X線連星 (SGXB) の広帯域放射への周囲物質の寄与、特に中赤外 (MIR) ドメインにおける評価を目的とする。
• これらの系で観測された高い固有吸収が、星風または周囲環境におけるほこり生成に起因しているかどうかを特定することを目的とする。
• コンパクトな対象の存在が、超巨星同伴星の風構造やほこり形成に影響を及ぼすかどうかを調査することを目的とする。
• 光学〜MIR特性に基づいて、恒久的遮蔽SGXBと超巨星速X線トランジエンス (SFXT) を区別することを目的とする。

提案手法

• 12個のINTEGRAL HMXB候補（確認済みまたはおそらく超巨星同伴を有する）に対して、VLT/VISIRを用いた中赤外光度測定を実施した。
• VLT/MIRデータを、アーカイブおよび既知の光学、近赤外、MIRデータ（USNO、2MASS、GLIMPSE）と統合し、広帯域スペクトルエネルギー分布 (SED) を構築した。
• SEDに2成分の黒体モデルをフィットさせた。1つは星の光球体を表し、もう1つは包囲するほこりまたは周囲物質に起因するMIR過剰を表す。
• フィットパラメータを用いて、固有の視覚的減光（A_V）と星の成分の温度を導出し、MIR過剰の有意性を評価した。
• 光学および高エネルギー特性を比較することで、光学〜MIRドメインにおけるSFXTと遮蔽SGXBの違いを調査した。
• コンパクトな対象による光電離が星風密度を変化させ、星風に吸収過剰を引き起こす可能性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 INTEGRALで発見されたSGXBの周囲環境は、ほこりに起因する検出可能な中赤外過剰放射を生成するか？
• RQ2 これらの系で観測された高い固有吸収は、主に星風内のほこりまたは他の物質に起因しているか？
• RQ3 光学〜MIR SED特性に基づいて、SFXTと遮蔽SGXBを区別できるか？
• RQ4 コンパクトな対象の放射により、HMXB内の超巨星同伴星の星風が、孤立した超巨星と比較してより密度が高く構造的であるか？
• RQ5 SFXTの同伴星は、遮蔽SGXBと比較して光学的減光が低いか？これは、その一時的X線挙動に合致するものか？

主な発見

• IGR J16318-4848、IGR J16358-4726、およびおそらくIGR J16195-4945では中赤外過剰が観測され、これらは等方的円盤を有するsgB[e]星の性質に起因すると最も適切に説明できる。
• 12個の源の大部分では顕著なMIR過剰が検出されず、超巨星の星風が高固有吸収下でも顕著なほこりを生成しないことが示唆された。
• SEDフィッティングから導かれた視覚的減光（A_V）は、大多数の源で高い固有吸収と整合的であるが、A_VとMIR過剰との間に相関は認められず、ほこりが主な吸収体ではないことを示唆した。
• IGR J16318-4848の星風速度は約410 km s⁻¹であり、典型的なO/B超巨星（約1000–2000 km s⁻¹）と比較して顕著に低い。これは、コンパクトな対象による星風の変化を示唆している。
• SFXT挙動を示す源（例：IGR J16465-4945、IGR J17391-3021、IGR J17544-2619）は、他の源と比較して光学的減光が低く、一時的X線挙動と関連する風遮蔽の変動が予想される。
• 本研究は、コンパクトな対象による光電離が、同伴星周辺の星風密度を高め、一部の系で観測された吸収過剰を説明する可能性があると示唆しているが、これはまだ確認されていない。