[論文レビュー] On the origin of X-ray dips in Her X-1

N. I. Shakura, М. Е. Прохоров+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 1999

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

ひとこと要約

本論文は、ヘルクスX-1におけるX線ディップが、光学星からのX線照射駆動型流れに起因すると提案している。この流れは、X線が降着円盤に到達する前に線路上でX線を吸収する。非対称な加熱と潮汐モーメントがディスクのゆらぎを引き起こし、メインオンおよびショートオン状態の間、前エクリプスおよびタイプIの異常ディップを生じる。一方、タイプIIディップおよび後エクリプス回復は、点灯後の最初の軌道でのみ観測される。これは一時的なディスク遮蔽に起因する。

ABSTRACT

A strong X-ray illumination of the optical star atmosphere in Her X-1, asymmetric because of a partial shadowing by the tilted twisted accretion disk around central neutron star, leads to the formation of matter flows coming out of the orbital plane and crossing the line of sight before entering the disk. We suggest that the absorption of X-ray emission by this flow leads to the formation of pre-eclipse and anomalous dips of type I. These dips are observed during several orbits after turn-on both in the main-on and short-on state. Almost coherent action of tidal torques and matter streams enhances the disk wobbling which causes the disk edge to shield the X-ray source after the turn-on. Anomalous dips of type II and post-eclipse recovery appear due to this process only on the first orbit after turn-on.

研究の動機と目的

• ヘルクスX-1におけるX線ディップの起源を解明すること、特にメインオンおよびショートオン状態における前エクリプスおよびタイプIの異常ディップを対象とする。
• X線照射が光学星に与える影響が、線路上を通過する物質の流れを駆動する役割を果たすメカニズムを調査すること。
• タイプIIの異常ディップおよび点灯後の最初の軌道でのみ観測される後エクリプス回復のメカニズムを明確化すること。
• 潮汐モーメントと物質の流れが、ディスクのゆらぎを強化し、一時的な遮蔽を引き起こす仕組みを探索すること。

提案手法

• 傾いた、ねじれた降着円盤による部分的影による、光学星の大気への非対称なX線照射をモデル化する。
• 中性子星からのX線放射による加熱によって、光学星の大気から物質の流れが形成されることをシミュレートする。
• これらの流れによる線路上のX線吸収を分析し、光曲線における観測可能なディップを生成する。
• 降着円盤に作用する潮汐モーメントを組み込み、ディスクのゆらぎとその時間依存的遮蔽効果をモデル化する。
• 点灯後のディスクの姿勢の時間的変化を用いて、タイプIIディップおよび後エクリプス回復の一時的性質を説明する。
• モデルの予測を観測された光曲線と比較し、各タイプのディップが現れる条件を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヘルクスX-1における前エクリプスおよびタイプIの異常ディップの原因は何であり、なぜ点灯後複数の軌道にわたり観測されるのか？
• RQ2 光学星からのX線照射による流れが、X線吸収およびディップ形成にどのように寄与するか？
• RQ3 なぜタイプIIの異常ディップおよび後エクリプス回復は、点灯後の最初の軌道でのみ観測されるのか？
• RQ4 潮汐モーメントと物質の流れが、ディスクのゆらぎと一時的遮蔽を強化する役割を果たすメカニズムは何か？
• RQ5 光学星への非対称なX線照射が、一体となったX線吸収特徴を生じるメカニズムは何か？

主な発見

• 前エクリプスおよびタイプIの異常ディップは、光学星の大気への非対称な照射によって駆動される流れによるX線吸収に起因する。
• ディップは点灯後数軌道にわたり持続する。これは持続的な流れ活動と、潮汐モーメントによって駆動される一貫性のあるディスクのゆらぎによる。
• タイプIIの異常ディップおよび後エクリプス回復は一時的現象であり、点灯後の最初の軌道でのみ発生する。これは初期のディスクのゆらぎと遮蔽に起因する。
• ディスクのゆらぎは、潮汐モーメントと物質の流れの両方の作用によって強化され、X線源の効果的遮蔽をもたらす。
• 照射、流れ、ディスクダイナミクスの相互作用によって、メインオンおよびショートオン状態の両方におけるディップのタイミングと再発をモデルが説明できる。
• 非対称なX線照射が観測されるディップの形状の主因であり、流れの線路上通過が主要な吸収メカニズムである。