[論文レビュー] On the triple nature of the X-ray source 4U2129+47 (= V1727 Cyg)

M. S. Bothwell, M. Pérez Torres+2 more|ArXiv.org|Apr 8, 2008

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 14被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、4U 2129+47 (V1727 Cyg) が、中性子星を含むコン pact な内側二重星を公転する遅い F型の準巨星が存在する階層的三重連星系であることを確認した。1996年から1998年の間の分光的径速度測定により、約40 km s⁻¹の長期的変動が検出され、偶然の視線方向の一致を強く否定し、約30日間の投影外軌道周期を持つ三重連星系の仮説を支持する。

ABSTRACT

Context. In quiescence, the proposed optical counterpart to the neutron star low mass X-ray binary 4U 2129+47 (V1727 Cyg) shows a spectrum consistent with a late F-type subgiant and no radial velocity variations on the 5.24 hour binary period. This could imply that V1727 Cyg is a chance line of sight interloper. Radial velocity measurements, however, showed evidence for a longer term ~40 km/s shift, which suggested that 4U 2129+47 could be a hierarchical triple system, with the F-type star in a wide orbit about the inner low mass X-ray binary. Aims. In order to confirm the long-term radial velocity shift reported in Garcia et al. (1989) and its amplitude, we obtained spectroscopic observations of V1727 Cyg during 1996 and 1998 with the William Herschel Telescope using the ISIS spectrograph. Methods. We determined radial velocities from the ISIS spectra by means of the cross-correlation technique with a template spectrum. Results. The resulting radial velocities show variations with a maximum amplitude of ~40 km/s, confirming previous results and supporting the F-type star as being the third body in a hierarchical triple system. The odds that this star could be an interloper are ~3e-6

研究の動機と目的

• Garcia ら (1989) が以前に報告した V1727 Cyg における約40 km s⁻¹の長期的径速度シフトが、実際に三重連星系の仮説を検証するための実在の軌道的シグナルであるかどうかを確認すること。
• F型星が三重連星系の物理的結合第三天体ではなく、偶然の視線方向の干渉者である確率を評価すること。
• 観測された径速度変動が、予測された約30日間の外軌道周期と整合しているかどうかを確認すること。
• 外側成分の軌道パラメータをより厳密に制約し、系の動的安定性および進化歴を評価すること。

提案手法

• V1727 Cyg の分光的観測は、1996年および1998年にウィリアム・ハーシェル望遠鏡の ISIS 分光計を用いて実施された。
• 観測スペクトルを F7-IV 型星のテンプレートスペクトルと相関させることで、径速度を測定した。
• 相関関数（FXCOR）を用い、相関係数と比較星の速度における散らばりに基づいて誤差推定を実施した。
• 波長校正は夜間のスカイ発光ラインを用いて実施され、平均オフセットは -0.4 km s⁻¹ であり、誤差内ではゼロと一致した。
• 観測は約30日間の期間にわたり、週1回の観測間隔をとることで、30日周期の軌道に一致する長期的径速度変動を検出することを目的とした。
• 統計的解析では、観測された速度変動が三重連星系における予想周波数および振幅と一致するかを評価し、Duquennoy & Mayor (1991) のサンプルを用いて干渉者の確率を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 V1727 Cyg における約40 km s⁻¹の長期的径速度シフトは、第三天体の実在の軌道的シグナルであるのか、測定誤差または干渉者の一致によるアーティファクトであるのか？
• RQ2 F型準巨星が偶然の視線方向の干渉者である確率はどの程度か、それとも階層的三重連星系の物理的結合成分であるのか？
• RQ3 観測された径速度変動は、X線のオン/オフサイクルの変調と整合する約30日間の外軌道周期で説明可能か？
• RQ4 径速度の振幅および位相挙動は、Garcia ら (1989) が提唱した三重連星系モデルを支持するか、特に最新のX線タイミングデータを踏まえてどうか？
• RQ5 径速度測定結果が、外軌道の軌道パラメータおよび質量関数にどのような制約を課えるか？

主な発見

• V1727 Cyg の径速度変動は最大振幅が約40 km s⁻¹であり、Garcia ら (1989) が報告した長期的シフトを確認した。
• 観測された径速度変動は 7 から 10σ の有意水準で検出され、信号の実在性に高い信頼性があることを示している。
• F型星が偶然の視線方向の干渉者である確率は、同様の径速度変動を示す F7 型星の頻度をもとに、約 3×10⁻⁶ にまで低下した。
• 径速度データは、約30日間の外軌道周期と整合しており、階層的三重連星系モデルを支持する。
• 最近の XMM-Newton 観測で観測された中間食時刻の約200秒の遅れは、三重連星系の重心の周りを回る内側二重星の軌道運動によって説明可能であり、結果と整合している。
• 分光法、X線タイミング、統計的解析の統合的証拠により、4U 2129+47 が中性子星を含む近接二重星と、広い軌道を回るF型準巨星を持つ階層的三重連星系であるという解釈が強く支持された。