[論文レビュー] Transient High Mass X-ray Binaries

Biswajit Paul, Sachindra Naik|arXiv (Cornell University)|Oct 20, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、一時的で高質量X線連星（HMXB）のレビューであり、特にBe/X線連星と巨星X線連星に焦点を当て、Be星の周囲円盤の不安定性に起因する間欠的質量降着によってX線増光が生じる仕組みを詳述する。主な発見として、Hα線プロファイルの変化と円盤損失イベントとの関連性が示され、また、AstrosatがX線再放射とサイクロトロン線特徴の同時多波長研究を可能にする可能性がある。

ABSTRACT

High Mass X-ray Binaries (HMXBs) are interesting objects that provide a wide range of observational probes to the nature of the two stellar components, accretion process, stellar wind and orbital parameters of the systems. A large fraction of the transient HMXBs are found to be Be/X-ray binaries in which the companion Be star with its circumstellar disk governs the outburst. These outbursts are understood to be due to the sudden enhanced mass accretion to the neutron star and is likely to be associated with changes in the circumstellar disk of the companion. In the recent years, another class of transient HMXBs have been found which have supergiant companions and show shorter bursts. X-ray, infrared and optical observations of these objects provide vital information regarding these systems. Here we review some key observational properties of the transient HMXBs and also discuss some important recent developments from studies of this class of sources. The X-ray properties of these objects are discussed in some detail whereas the optical and infrared properties are briefly discussed.

研究の動機と目的

• 一時的HMXBの観測的性質および質量降着メカニズム、特にBe/X線連星と巨星X線連星の要約。
• X線増光とBe星の周囲円盤の変動（円盤損失および再形成を含む）との関連の調査。
• 光学および赤外線モニタリングがX線増光中の円盤関連変化を検出する役割の検討。
• 近い将来のAstrosatミッションが一時的HMXBの多波長研究をどのように進展させるかの評価。
• 巨星X線連星における風降着とローブ・オーバーフロー降着モードの違いを明確にし、X線変動に与える影響を解明。

提案手法

• Vela X-1、A0535+262、4U 1258-61、V635 Casなどの一時的HMXB系からのX線、光学、赤外線観測データの分析。
• X線増光中のBe星における周囲円盤損失および再形成イベントを推定するためのHαおよびBrγ線プロファイルのモニタリング。
• J、H、Kバンドの光度変化とX線活動の相関をとることで、周囲物質の進化を追跡。
• HMXBにおける星風捕獲とローブ・オーバーフローによる質量転送の理論的モデルのレビュー。
• 特に20–80 keVバンドにおけるサイクロトロン線研究に向けたLAXPC機器の有効面積の向上を含む、Astrosatの能力の評価。
• High Energy Astrophysics Science Archive Research Center (HEASARC)のデータ統合により、源の一貫性ある特徴付けを実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Be/X線連星における一時的X線増光の原因は何か？ そして、周囲円盤の力学的変動とどのように関連しているか？
• RQ2 X線増光中の光学および赤外線線プロファイル（例：Hα、Brγ）の変化は、Be星における円盤損失または再形成をどのように反映するか？
• RQ3 巨星X線連星におけるX線光度および変動を決定づける要因として、星風捕獲とローブ・オーバーフローのどちらが支配的か？
• RQ4 Astrosatによる同時多波長観測は、HMXBにおけるX線再放射およびサイクロトロン線特徴の研究をどのように向上させるか？
• RQ5 巨大X線増光中に、ねじれたまたは不安定な周囲円盤が存在することを示す観測的兆候は何か？

主な発見

• 4U 1258-61 や V635 Cas において、X線増光中にHα線の消失が観測され、これは周囲円盤損失の明確な指標である。円盤は約6か月以内に再形成される。
• A0535+262では、2009年11月–12月の巨大増光中にHαプロファイルに顕著な変動が観測され、ねじれた円盤成分の存在を示唆している。
• A0535+262（2011年2月–3月）におけるJ、H、Kバンドの光度低下は、周囲物質損失と相関しており、赤外線連続スペクトルとバルマー線発光の共通の起源を裏付けている。
• 円盤損失イベント中にHαおよびBrγ線で観測される発光から吸収への遷移は、V635 Cas や X Per を含む複数のBe/X線連星で観測され、信頼性の高い観測的指標である。
• ローブ・オーバーフロー降着を示す巨星X線連星は、より高い質量転送率を示し、しばしば恒常的なX線源であるのに対し、風降着系はより顕著な一時的挙動を示す。
• AstrosatのLAXPC機器は、20–80 keVバンドにおけるサイクロトロン線の高SN比測定を実現し、中性子星の磁場構造の詳細な研究を可能にする。