[論文レビュー] Multifrequency observations of XTE J0421+560/CI Cam in outburst

F. Frontera, M. Orlandini+10 more|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、X線準周期的爆発源 XTE J0421+560/CI Cam の活動期間中に、X線（BeppoSAX）および光学（Teramo-Normale Telescope）データを統合した多周波数観測を実施した。観測では、エネルギー帯域ごとに遅れてピークに達する現象が確認され、X線が最初に、次に光学、最後に電波の順序でピークが観測された。また、エネルギー依存の減衰 timescale と、2 keV未満のソフトX線成分（第二観測で確認）が存在し、これは相対論的ジェットに起因すると考えられる。一方、ハードX線成分は、周囲星間物質またはコンパクト天体のプロセスに起因する可能性がある。

ABSTRACT

We report on two X-ray observations of the transient source XTE J0421+560 performed by BeppoSAX, and on a series of observations performed by the 0.7m Teramo-Normale Telescope. Outburst peak occurrence time and duration depend on photon energy: the outburst peak is achieved first in the X-ray band, then in the optical and finally in the radio. An exponential decay law fits well the X-ray data except in the TOO2 0.5-1.0 keV band, where erratic time variability is detected. During TOO1 the e-folding time scale decreases with energy up to ~ 20 keV, when it achieves a saturation; during TOO2 it decreases up to ~ 2 keV and then increases. This change is correlated with a spectral change, characterized by the onset of a soft (< 2 keV) component in TOO2 (Orr et al. 1998). This component might originate from the relativistic jets, while the hard component is more likely associated to processes occurring in the circumstellar matter and/or near the compact object. Optical observations show that the object appears intrinsically red even during the outburst. The nature of the compact object is discussed.

研究の動機と目的

• XTE J0421+560/CI Cam のX線活動期間中に、X線、光学、電波帯域における多周波数的挙動を特徴づけること。
• 異なるエネルギー帯域における活動ピークの時間的変化を特定し、スペクトルの変化を同定すること。
• 第二観測（TOO2）で観測された2 keV未満のソフトX線成分の起源を調査し、その放射メカニズムへの意味を明らかにすること。
• 活動期間中のスペクトル的および時間的解析を通じて、コンパクト天体の性質を制約すること。

提案手法

• BeppoSAX衛星を用いた2回のX線観測を実施し、0.5–1.0 keV から 20 keV のエネルギー帯域に焦点を当てた。
• 活動期間中に、0.7m Teramo-Normale Telescope を用いて同時的な光学モニタリングを実施した。
• X線、光学、電波帯域の光度曲線を解析し、各帯域における最大輝度の発生時刻を特定した。
• X線光度曲線に指数的減衰則をフィットさせ、エネルギー関数としてのe-減衰時間定数を抽出した。
• スペクトル的変化を検討し、特に第二観測（TOO2）における2 keV未満のソフトX線成分の出現に注目した。
• スペクトル的変化と時間的挙動を相関させ、ジェット関連プロセスとコンパクト天体／周囲星間物質プロセスを区別する放射メカニズムを推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線、光学、電波帯域における活動ピークの時間的順序は何か？
• RQ2 X線の減衰時間定数は光子エネルギーにどのように依存するか？また、単純な指数的減衰から逸脱する要因は何か？
• RQ3 第二観測（TOO2）で検出された2 keV未満のソフトX線成分の起源は何か？また、ハードX線成分とはどのように関係しているか？
• RQ4 活動期間中のスペクトル的変化は、XTE J0421+560/CI Cam のコンパクト天体の性質をどのように示唆するか？
• RQ5 活動期間中の源の固有の光学色は何か？これは放射環境にどのような意味を持つか？

主な発見

• 活動ピークはX線帯域で最初に発生し、その後に光学、最後に電波帯域で観測され、エネルギー帯域ごとの遅れ応答を示した。
• X線光度曲線は、指数的減衰則に良好に適合したが、第一観測（TOO1）の0.5–1.0 keV帯では時間的変動が不規則であった。
• TOO1では、エネルギーが上昇するに従いe-減衰時間定数が短縮され、約20 keVで飽和した。これはエネルギー依存の減衰ダイナミクスを示唆した。
• TOO2では、e-減衰時間定数が約2 keVまで減少し、その後増加した。これは2 keV未満のソフトX線成分の出現と相関した。
• TOO2におけるソフトX線成分は、相対論的ジェットに起因すると解釈されるが、ハードX線成分は周囲星間物質またはコンパクト天体近傍のプロセスに起因する可能性がある。
• 光学観測では、活動期間中も源が本質的に赤色のままであった。これは著しい赤みか、固有の色特性を示唆している。