[論文レビュー] Time-resolved HST and IUE UV spectroscopy of the Intermediate Polar FO Aqr

D. de Martino, R. Silvotti+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 1999

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、中間的極星FO Aqrの時間分解HSTおよびIUE紫外分光測定を行い、その紫外変動に複数の周期性が存在することを明らかにした。主な公転周期の変動と回転周波数に起因する線のシフトは、複数の温度を持つ成分を示しており、ディスク供給からディスクオーバーフローへの移行の証拠が得られた。これは、時間経過に伴う安定した分光的変動と一致しており、長期間にわたるX線の傾向とも整合的である。

ABSTRACT

Time resolved spectroscopy of the Intermediate Polar FO Aqr reveals the presence of multiple periodicities in the UV range. A strong orbital modulation dominates both continuum and emission line flux variabilities, while line velocity motions are only detected at the rotational frequency. A prominent orbital periodicity is also observed in coordinated optical photometry, where FO Aqr was previously found to be spin dominated. The spectral dependence of the main periodicities shows the presence of multi-temperature components in FO Aqr and for the first time a hot and a cool component in the rotational modulation. From a comparison with previous UV and optical data obtained in 1990, no spectral variations in the orbital and rotational variabilities are detected, indicating no significant changes in the effects of X-ray illumination but rather a shrinking of the accretion curtain accompained by an increase in size of the thickened part of the accretion disc. These observations, consistent with the recently discovered long term trend in the X-ray pulsation amplitudes, independently confirm a change in the accretion mode in FO Aqr, which switched from a disc-fed into a disc-overflow state, likely triggered by mass accretion variations.

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いて、中間的極星FO Aqrの時間分解紫外変動を調査すること。
• 紫外線輝度および線プロファイルの周期性の原因を特定し、公転周期と回転周期の変動を区別すること。
• 1990年のアーカイブ観測と比較することで、降着幾何学的構造の変化を評価すること。
• X線パルス振幅の傾向が、FO Aqrにおける降着モードの進化に与える影響を検討すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡（HST）および国際紫外宇宙望遠鏡（IUE）を用いて、時間分解紫外分光測定を実施した。
• 紫外波長域全体で分光的変動を分析し、連続スペクトルおよび発光線輝度の周期的変動を検出した。
• 発光線のドップラーシフトを測定することで、回転周波数に起因する寄与を特定した。
• 光度測定の協調観測を用いて、公転周期と自転の支配的影響を検証した。
• 1999年と1990年のデータを比較し、スペクトルエネルギー分布および周期性の振幅に長期的変化がないかを検証した。
• 観測された変動パターンを解釈するために、複数温度成分のモデリングを適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FO Aqrの紫外光曲線および発光線プロファイルに、どのような周期性が存在するか？
• RQ2 公転周期と回転周期の変動は、FO Aqrの紫外連続スペクトルおよび線発光にどのように影響を与えるか？
• RQ3 時間経過に伴う分光的および変動的傾向は、FO Aqrの降着幾何学的構造にどのような情報を与えるか？
• RQ4 ディスク供給からディスクオーバーフローへの降着モードの変化の証拠は存在するか？
• RQ5 紫外線の結果は、長期間にわたるX線パルス振幅の傾向とどのように相関するか？

主な発見

• FO Aqrでは、連続スペクトルおよび発光線輝度の変動において、強い公転周期の変動が支配的である。
• 線の速度運動は、回転周波数でのみ検出され、発光線に回転に起因するドップラーシフトが存在することが示された。
• 本研究で初めて、回転周期の変動に高温成分と低温成分の両方が観測された。
• 1999年と1990年のデータ間で、公転周期または回転周期の変動の振幅に顕著な分光的変化は検出されなかった。
• 結果は、ディスク供給からディスクオーバーフローへの降着モードへの移行を支持しており、質量降着の変動がその原因である可能性が高い。
• この変化は、X線パルス振幅の長期的傾向からも独立に裏付けられた。