[論文レビュー] The Eclipsing ULX in NGC 3379

G. Fabbiano, D.-W. Kim+10 more|ArXiv.org|Mar 20, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、NGC 3379の超高光度X線源（ULX）が12.6時間の軌道周期を有する食連星系であり、明滅中の放射率低下に伴いスペクトルが軟化する相関を示すChandra観測結果を提示する。この発見により、同源は約10年間の静止状態にあり、長期間にわたる軟X線トランスジェントと特定され、質量移動は約10億年間継続しているとされ、供給星質量は1.15–1.4 M☉、軌道周期は12.5–16時間に制限される。

ABSTRACT

We report recent Chandra observations of the ULX in the elliptical galaxy NGC3379 that clearly detect two flux variability cycles. Comparing these data with the Chandra observation of ~5yr ago, we measure a flux modulation with a period of ~12.6hr. Moreover, we find that the emission undergoes a correlated spectral modulation, becoming softer at low flux. We argue that our results establish this source as a ULX binary in NGC3379. Given the old stellar population of this galaxy, the ULX is likely to be a soft transient, however historical X-ray sampling suggests that the current on phase has lasted ~10yr. We discuss our results in terms of ADC and wind-feedback models. We constrain the donor mass and orbital period at the onset of mass transfer within 1.15-1.4M and 12.5-16hr, respectively. The duration of the mass-transfer phase so far is probably ~1Gyr and the binary has been a soft X-ray transient throughout this time. These constraints are insensitive to the mass of the accretor.

研究の動機と目的

• 高分解能X線モニタリングを通じて、NGC 3379のULXの性質を特定すること。
• ULXが恒星質量ブラックホールか中間質量ブラックホールによって駆動されているかという長年の曖昧さを解消すること。
• 複数エポックのChandraデータを用いて、ULX連星系の軌道的および供給星パラメータを制約すること。
• 古くから存在する星族とトランスジェント行動の文脈において、系の進化状態を評価すること。

提案手法

• 約5年間隔の2エポック分のChandra X線観測データを分析し、周期的放射率変動を検出すること。
• 明滅中のエネルギー依存性の変動を特定するため、放射率とスペクトル硬さを相互相関させること。
• コンパクトな降着星を有する連星系を仮定し、光曲線のモデリングにより軌道周期と食深度を導出すること。
• 降着円盤および風フィードバックモデルを適用し、スペクトルの軟化と長期的活動を解釈すること。
• 星族合成の制約を用いて、銀河の古くから存在する星族を考慮し、供給星質量と質量移動期間を推定すること。
• 観測されたX線変動を、ULXにおける軟トランスジェント行動の理論的モデルと比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 3379のULXの軌道周期は何か？また、連星系と整合的か？
• RQ2 ULXのスペクトル硬さは放射率とともに変化するか？これは放射メカニズムに何を示唆するか？
• RQ3 主銀河の古くから存在する星族を考慮すると、ULX連星系の供給星の質量はどの程度と想定されるか？
• RQ4 現在の活性状態はどのくらいの期間続いているか？これは軟X線トランスジェント行動と整合的か？
• RQ5 降着歴および連星系の進化状態に対する制約は何か？

主な発見

• NGC 3379のULXは明確な12.6時間の周期的放射率変動を示し、食連星系であることが確認された。
• 低放射率状態でスペクトルが軟化する現象が観測され、明滅時に支配的放射成分に変化が生じていることが示唆された。
• 供給星質量は1.15–1.4 M☉に制限され、低質量主系列星または進化星と整合的である。
• 軌道周期は12.5–16時間と推定され、短周期連星系と整合的である。
• 現在の活性状態は約10年間継続しており、軟X線トランスジェント行動と整合的である。
• 質量移動段階は約10億年間継続しており、系は全期間にわたり静止的・トランスジェント的状態に保たれていた。