[論文レビュー] The Be/X-ray Binary LSI+61303 in terms of Ejector-Propeller Model

R. Zamanov, J. Martı́+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、中性子星のプロペラおよびエクスクライア・降着レジーム間の周期的遷移が、Be/X線連星LS I+61+303におけるX線および電波変動を引き起こすと提案している。エクスクライア・プロペラモデルを用いて、X線の最大値が近日点でプロペラ作用により発生し、電波の爆発的増光は後にエクスクライア段階により発生することを示した。X線と電波のピーク間の観測された遅れは、モデルによって良好に説明できる。この結果は、系のフレア的挙動を一貫した物理的メカニズムで説明するものである。

ABSTRACT

We tested the ejector-propeller model of the Be/X-ray binary LSI+61303 (V 615 Cas, GT 0236+620) by using the parameters predicted by the model in the calculations of the X-ray and radio variability. The results are: (1) in terms of the Ejector-Propeller model, the X-ray maximum is due to the periastron passage; (2) the radio outburst can be really a result of the transition from the propeller to ejector regimes; (3) the radio outburst will delay with respect to the X-ray maximum every orbital period. The proposed scenario seems to be in good agreement with the observations.

研究の動機と目的

• エクスクライア・プロペラモデルが、Be/X線連星LS I+61+303で観測されたX線および電波変動を説明できるかどうかを検証すること。
• X線最大値に比べて電波増光が遅れる理由が、プロペラからエクスクライアレジームへの遷移によって説明可能かどうかを特定すること。
• 観測された電波光曲線およびX線放射度の変動が、エクスクライア・プロペラモデルの理論的予測と整合しているかどうかを評価すること。
• Be星の周囲円盤内の物理的状態が、降着レジームの遷移を引き起こす要因となる可能性を調査すること。

提案手法

• エクスクライア・プロペラモデルを用いて、LS I+61+303の中性子星の降着レジーム遷移を26.4917日周期の公軌道上でシミュレートした。
• ボンディ＝フイール＝リトルトンの降着式を用いて質量降着率を推定し、Be星の円盤構造および中性子星の速度に応じた補正を加えた。
• 電波光曲線は、Paredesら（1991）のフレームワークに従い、拡張するプラズモンに連続的にシンクロトロン放射する電子を注入するモデルを用いた。
• 展開速度、磁場強度、電子注入率といったモデルパラメータを変化させ、観測された電波増光の形状とピーク遅れを再現した。
• ROSATおよびRXTE（1992年、1996年）の同時X線および電波光曲線を、モデルの妥当性を検証する観測的基準として用いた。
• 理論的予測のX線放射度（1–200 × 10³³ erg s⁻¹）および電波増光のタイミングを、ASCAおよび地上観測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エクスクライア・プロペラモデルは、LS I+61+303で観測された近日点におけるX線最大値を説明できるか？
• RQ2 なぜ電波増光ピークはX線最大値に遅れるのか？ そして、これはプロペラからエクスクライアレジームへの遷移によって説明可能か？
• RQ3 電波放射プラズモンの物理的パラメータ（例：電波フラックス密度、ピーク時刻）は、エクスクライア・プロペラモデルの予測と整合しているか？
• RQ4 モデルは、観測されたX線放射度の変動および2–10 keVバンドでの全エネルギー出力を説明できるか？
• RQ5 Be星の風中の繰り返しの空洞形成や不均一性によって、複数の電波増光ピークが説明可能だろうか？

主な発見

• LS I+61+303におけるX線最大値は、近日点通過時に発生するプロペラレジームによって説明される。このとき降着は一時的に抑制されるが、磁場相互作用によりX線放射が増幅される。
• 電波増光は、プロペラレジームからエクスクライアレジームへの遷移に起因すると解釈され、エクスクライア段階が指向性の強い流れを生成し、シンクロトロン放射を発生させる。
• 観測されたX線最大値と電波増光ピークの遅れは、エクスクライア・プロペラモデルと定量的に整合しており、電波ピークはX線ピークに対して公軌道位相約0.5に位置する。
• モデルはX線放射度の全範囲を1–200 × 10³³ erg s⁻¹と予測し、2–10 keVバンドでのASCA観測で得られた1–6 × 10³⁴ erg s⁻¹の変動と良好に一致する。
• モデルは、磁場強度および展開速度が電波ピークのフラックス密度とタイミングに与える依存関係を説明している。磁場が強く、展開速度が遅いほど、より高いフラックスと遅いピーク時刻が得られる。
• この系は、月次の timescale で繰り返し周期的なエクスクライアとプロペラレジーム間の遷移が観測された最初の例である可能性があり、中性子星降着の進化を観察する稀な機会を提供する。