[論文レビュー] WRAY 977 (GX301-2): A HYPERGIANT WITH PULSAR COMPANION

L. Kaper, Hjglm Lamers+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 1995

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、Wray 977をzeta1 Scoとのスペクトル比較に基づき、B1 Ia+ 超巨星として再分類し、距離を5.3 kpcに再評価した。これにより、X線放射度が約10^37 erg/sに上昇し、密度が高く速度が遅い星風（v_infty = 400 km/s）からの風降着と整合的である。Wray 977の再評価された質量推定値（≥48 M☉）により、連星系におけるブラックホール形成の実験的下限が≥50 M☉に引き上げられた。

ABSTRACT

Wray 977, the B supergiant companion of the X-ray pulsar GX301-2, should be classified as B1~Ia+, based on a comparison of its optical spectrum to that of zeta1 Sco, a well-known B hypergiant and ONE OF THE BRIGHTEST STARS IN THE GALAXY. The classification of Wray 977 as a hypergiant results in a new distance determination of the binary system, i.e. 5.3 kpc (previously 1.8 +/- 0.4 kpc). The ``average'' X-ray luminosity of the pulsar is then ~10^37 erg/s, in good agreement with the predicted X-ray luminosity resulting from accretion of a dense, low-velocity (v_infty = 400 km/s) stellar wind. A mass-loss rate of <= 10^-5 M_sun/yr is estimated from the Halpha profile. A new upper limit for the inclination of the system is derived which provides a lower limit to the (present) mass of Wray 977 (48 M_sun). Regarding current binary evolution scenarios, the empirical lower mass limit for BLACK-HOLE formation in a binary increases to M_zams >= 50 M_sun.

研究の動機と目的

• Wray 977のスペクトル分類を再評価し、その真の光度クラスを特定する。
• 再評価された光度クラスを用いて、GX301-2連星系への距離を再評価する。
• 新しい距離と降着モデルを用いて、パulsarのX線放射度を再計算する。
• Halphaプロファイルから、Wray 977の質量放出率を推定する。
• 軌道傾きの上限を導出し、Wray 977の質量下限を求める。
• 再評価された質量推定値に基づき、連星系におけるブラックホール形成の閾値に及ぼす影響を評価する。

提案手法

• zeta1 Sco（よく知られたB超巨星）の光学スペクトルとWray 977のスペクトルを比較し、光度クラスを割り当てる。
• 再評価された光度クラスを用いて、5.3 kpcの新しい距離推定値を導出し、以前の1.8 ± 0.4 kpcの推定値を置き換える。
• 新しい距離と観測されたX線放射度を用いて、パulsarの平均X線放射度を計算する。
• 密度が高く速度が遅い星風（v_infty = 400 km/s）を仮定し、Halphaプロファイルをモデル化してWray 977の質量放出率を推定する。
• 観測されたX線の変調と幾何学的構造から、システムの傾き角の上限を導出する。
• 傾き角の上限を用いて、球対称性と星風降着を仮定した場合に、Wray 977の現在の質量の下限を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Wray 977は正しくB超巨星と分類されているのか、それともスペクトルが超巨星の光度クラスを示しているのか？
• RQ2 5.3 kpcに再評価された距離は、パulsar GX301-2の推定X線放射度にどのように影響するか？
• RQ3 Halpha放射プロファイルから導かれるWray 977の質量放出率は何か？
• RQ4 連星システムの許容される最大傾き角は何か？ そしてそれはWray 977の質量にどのような意味を持つのか？
• RQ5 再評価された質量推定値は、連星系におけるブラックホール形成の閾値にどのような影響を及ぼすか？

主な発見

• Wray 977は、zeta1 Scoとのスペクトル比較に基づき、B1 Ia+ 超巨星として再分類された。
• GX301-2系への距離は5.3 kpcに再評価され、以前の1.8 ± 0.4 kpcの推定値よりも顕著に大きい。
• パulsarの平均X線放射度は約10^37 erg/sと推定され、密度が高く速度が遅い星風（v_infty = 400 km/s）からの降着と整合的である。
• Halphaプロファイルから、Wray 977の質量放出率は≤10^-5 M☉/yrに制限される。
• システムの傾き角に対する新しい上限が導出され、Wray 977の現在の質量に48 M☉の下限が得られた。
• 再評価された質量推定値に基づき、連星系におけるブラックホール形成の実験的下限質量がM_zams ≥ 50 M☉に引き上げられた。