[論文レビュー] The quiescence optical light curve of Nova Scorpii 1994 (=GRO J1655-40)

F. van der Hooft, M. H. M. Heemskerk+2 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|Sep 16, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、準状態における新星スクーピー1994（GRO J1655-40）の広範なV、R、iバンド光度測定を行い、ローチュールフィルティング二次星と、温度が半径方向に分布する平坦な降着円盤を用いて光学的光曲線をモデル化した。解析により、連星系の軌道傾きは63.7–70.7°、二次星質量は1.60–3.10 M☉に制限され、ブラックホール質量の推定値は6.29–7.60 M☉となり、星の進化モデルと整合的である。

ABSTRACT

We report on extensive V, R, and i band photometry of the black-hole candidate Nova Sco 1994 (GRO J1655-40) obtained during March 1996, when the source was close to its quiescent pre-outburst optical brightness (V=17.3). From our observations and data taken from the literature we derive a refined ephemeris for inferior conjunction of the secondary star: HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) x N. We have modeled the V, R, and i band light curves in terms of a Roche lobe filling secondary and an accretion disk around the compact star, the latter described as a flat cylinder with a radial temperature distribution. From the shape of the light curve we constrain the binary inclination and mass of the secondary star to lie in the ranges 63.7-70.7 degrees and 1.60-3.10 Solar masses, respectively. This limits the mass of the black-hole to the range 6.29-7.60 Solar Masses. The mass range we obtained for the secondary star is supported by the results of stellar evolution calculations.

研究の動機と目的

• 新星スクーピー1994の準状態における正確な軌道エフェマリスを特定すること。
• ローチュールフィルティング二次星と平坦な降着円盤を用いて光学的光曲線をモデル化すること。
• 光度曲線の形状から連星の軌道傾き、二次星質量、ブラックホール質量を制約すること。
• 得られたパラメータが星の進化モデルの予測と整合的かどうかを検証すること。

提案手法

• 1996年3月に、爆発前の準状態の明るさに近いGRO J1655-40の多バンド（V、R、i）光度測定を実施した。
• ローチュールフィルティング二次星と、平坦で半径方向に温度依存性を示す降着円盤を仮定した光曲線モデルを構築した。
• 円盤の半径方向温度分布を用いて、軌道位相にわたる放射フラックスの寄与を模擬した。
• 観測された光曲線にモデルをフィットさせ、軌道傾きおよび質量比の制約を導出した。
• 文献データと新しい観測結果を統合して、軌道エフェマリスを精緻化した：HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) × N。
• 星の進化計算を適用して、得られた二次星質量範囲の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRO J1655-40の準状態における二次星の下弦の軌道エフェマリスは何か？
• RQ2 V、R、iバンドの光曲線の形状は、連星の軌道傾きと二次星質量をどのように制約するか？
• RQ3 光曲線モデリングに基づいて、GRO J1655-40のブラックホール質量に想定される範囲は何か？
• RQ4 得られた二次星質量と軌道傾きの値は、星の進化モデルの予測と整合的か？

主な発見

• 下弦のための精緻化された軌道エフェマリスは、HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) × N である。
• 光曲線の形状から、連星の軌道傾きは63.7–70.7度に制限される。
• 二次星質量は1.60–3.10太陽質量と推定され、星の進化モデルと整合的である。
• ブラックホール質量は、軌道傾きと二次星質量の制限に基づき、6.29–7.60太陽質量に制限される。
• 光曲線の形状は、ローチュールフィルティング二次星と、半径方向に温度依存性を示す平坦な降着円盤によって最もよく説明される。
• モデルの結果は、GRO J1655-40がブラックホールであることを支持し、その基本的パラメータにきびしい制約を与える。