[논문 리뷰] A binary counterpart for 2FGL J2039.6-5620

Roger W. Romani|arXiv (Cornell University)|2015. 09. 25.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 19인용 수 15

한 줄 요약

논문은 펄서 LAT 소스 2FGL J2039.6−5620의 가능성이 높은 대응체로 5.47시간 주기의 광학/X선 이중성으로 지목하며, 블랙위드나 레드백 펄서와 유사한 은폐된 상호작용 이중성인 밀리초 펄서 이중성일 것이라고 제안한다. 비대칭 이중피크 광학 보정도 및 이중성 내 충격에 의한 X선 변동성이 이를 뒷받침하지만, 펄서의 보행 또는 스펙트럼 측정 이전까지 궤도 위상은 불확실하다.

ABSTRACT

We have identified an optical/X-ray binary with orbital period P_b=5.47h as the likely counterpart of the Fermi source 2FGL J2039.6-5620. GROND, SOAR and DES observations provide an accurate orbital period and allow us to compare with the light curve of an archival XMM exposure. Like many short-period optical X-ray binaries associated with LAT sources this may be a interacting (black widow/redback) millisecond pulsar binary. The X-ray light curve is consistent with the emission associated with an intrabinary shock. The optical light curve shows evidence of companion heating, but has a peculiar asymmetric double peak. The nature of this optical structure is not yet clear; additional optical studies and, especially, detection of an orbital modulation in a gamma-ray pulsar are needed to elucidate the nature of this peculiar source.

연구 동기 및 목표

• 미해결된 펄서 LAT 소스 2FGL J2039.6−5620의 광학 및 X선 대응체를 규명하는 것.
• 후보 이중성 시스템의 궤도 주기 및 광학적 행동을 규명하는 것.
• 이 시스템이 블랙위드나 레드백 시스템과 유사한 은폐된 상호작용 밀리초 펄서 이중성과 일치하는지 평가하는 것.
• 다중 에포크 광학 보정도 및 기록 자료를 통해 비대칭 이중피크 광학 보정도의 기원을 규명하는 것.
• 정확한 궤도 보행도 및 향상된 위치 정보를 제공하여 향후 펄서 탐지 가능성을 높이는 것.

제안 방법

• 2013년 2시간 동안 SOAR 망원경의 고통과 스펙트로그래프(GHTS)를 사용해 광학 보정도를 수행하였다.
• 다양한 에포크를 포함한 기록된 GROND 및 DES 보정도 자료를 분석하여 궤도 주기와 보정도 형태를 측정하였다.
• GHTS, GROND, DES 자료를 융합하여 광도를 교정하고 궤도 오해를 해결하여 정밀한 주기를 0.228116 ± 0.000002일(5.47시간)로 확정하였다.
• XMM-Newton의 기록된 X선 자료를 사용하여 광학 보정도와 비교하고 X선 변동성 및 궤도 조절 여부를 평가하였다.
• X선 스펙트럼과 빛의 강도를 평가하여 비열성 기원과 이중성 내 충격 활동을 추론하였다.
• 광학 빛의 변화와 스펙트럼 에너지 분포를 이용해 펄서의 회전 감쇠 에너지와 복사 가열을 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비대칭 이중피크 광학 보정도를 보이는 5.47시간 주기의 광학/X선 이중성은 진정으로 2FGL J2039.6−5620의 대응체인가?
• RQ2 이 시스템에서 비대칭 이중피크 광학 보정도의 기원은 무엇인가?
• RQ3 X선 보정도는 블랙위드나 레드백 시스템에서 관측된 바와 유사한 이중성 내 충격에 의한 특징을 보여주는가?
• RQ4 이 시스템의 궤도 파rameter 및 X선/광학 행동이 은폐된 밀리초 펄서 이중성임을 확인할 수 있는가?
• RQ5 측정된 궤도 주기와 광학 보정도 위상은 실제 운동학적 궤도 위상(예: 상승점)과 어떻게 관련이 있는가?

주요 결과

• SOAR, GROND, DES의 다중 에포크 광학 보정도를 통해 정밀하게 5.47시간 주기를 측정하였으며, 주기는 P_B = 0.228116 ± 0.000002일로 확인되었다.
• 광학 보정도는 최소값과 최대값이 대칭적으로 배치되지 않은 비대칭 이중피크를 보이며, 복잡한 가열 또는 은폐 메커니즘을 시사한다.
• X선 보정도는 중심 최소값을 중심으로 이중피크가 둘러싸인 형태를 보이며, 블랙위드 및 레드백 시스템에서 관측되는 것과 유사한 이중성 내 충격에서 비롯된 방출과 일치한다.
• 이 시스템의 X선 빛의 강도와 스펙트럼 경도는 비열성 기원을 지지하며, f_X/f_γ ≈ 0.005로 펄서가 추진하는 이중성에서 일반적인 값이다.
• 복사 가열 추정치에 따르면 빛의 강도는 약 4.2×10^33 erg s⁻¹이며, 10%의 효율로 펄서의 회전 감쇠 에너지는 약 4×10^34 erg s⁻¹로 추정된다.
• 낮은 운동량과 낮은 추정 거리(~1.5 kpc)는 상대적으로 가까운, 저속도의 밀리초 펄서 이중성 시스템임을 지지한다.