[論文レビュー] Rapid X-ray variability of the superluminal source GRS1915+105

B. Paul, P. C. Agrawal+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、IRS-P3衛星搭載のインドX線天文学実験（IXAE）を用いて、超光速源GRS 1915+105の急速X線変動を観測した。0.1–10秒の timescales における強い不規則な強度変動および0.62–0.82 Hzの準周期的振動（QPOs）が検出され、rms比が9%であった。これは、GRS 1915+105がブラックホール連星系であるという仮説を支持しており、他のブラックホール候補と同様の振るまいと整合的である。

ABSTRACT

The superluminal X-ray transient source GRS 1915+105 was observed during July 20-29, 1996 with the Indian X-ray Astronomy Experiment (IXAE) on the Indian satellite IRS-P3 launched on March 21, 1996 from Shriharikota Range in India. During our observations covering the energy band 2-18 keV, we have seen strong erratic intensity variations on time scale of 0.1s - 10s. Quasi Periodic Oscillations (QPOs) in a frequency range of 0.62 to 0.82 Hz were detected with a rms fraction of about 9%. The rapid X-ray intensity variations in GRS1915+105 are similar to those observed in some other black hole binaries and thus provide further support for the hypothesis that this source is likely to be a black hole. We discuss the possible emission region and mechanism of the observed quasi-periodic oscillations. Comparing the observed QPOs with the ones observed in other neutron star and black-hole systems, we argue that GRS1915+105 is possibly a black-hole.

研究の動機と目的

• 地上軌道上での観測を用いて、超光速源GRS 1915+105における急速X線変動を調査すること。
• X線光曲線における準周期的振動（QPOs）の存在と特徴を特定すること。
• 観測された変動の意味を、特にGRS 1915+105がブラックホールを有するかという点で評価すること。
• 他の中性子星およびブラックホール系と比較して、GRS 1915+105のQPO特性を分析し、そのコンパクト天体の性質を推定すること。

提案手法

• 観測は、1996年7月20日から29日まで、IRS-P3衛星搭載のインドX線天文学実験（IXAE）を用いて実施された。
• 解析に用いたエネルギー帯域は2–18 keVであり、源の主なX線放射帯域をカバーしている。
• X線光曲線における準周期的振動（QPOs）の検出と特徴付けのために、パワー密度スペクトルが計算された。
• QPOsのルート・ミーン・スクエアド（rms）比が算出され、その有意性と振幅が評価された。
• 観測されたQPO周波数と振幅を、他のブラックホールおよび中性子星系のものと比較し、源の分類を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRS 1915+105におけるX線強度変動の性質と時間スケールは何か？
• RQ2 X線光曲線に準周期的振動（QPOs）が存在するか。もしあるならば、その周波数と振幅は何か？
• RQ3 GRS 1915+105の観測されたQPO特性は、既知のブラックホールおよび中性子星連星とどのように比較できるか？
• RQ4 観測されたX線変動特性は、GRS 1915+105のコンパクト天体の性質について何を示唆するか？

主な発見

• 0.1秒から10秒の時間スケールで、強い不規則なX線強度変動が観測された。
• 0.62から0.82 Hzの周波数範囲で準周期的振動（QPOs）が検出された。
• QPOsは、約9%のルート・ミーン・スクエアド（rms）比の振幅を示した。
• 観測されたX線変動パターンは、他の確認済みのブラックホール連星系で観測されたものと整合的である。
• QPO特性が既知のブラックホール系と類似していることから、GRS 1915+105がブラックホール連星であるという仮説が支持される。