[논문 리뷰] A deep search for the optical counterpart to the anomalous X-ray pulsar 1E 2259+58.6

F. Hulleman, M. H. van Kerkwijk외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 02. 25.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 Keck 망원경을 사용하여 이질적인 X선 펄서 1E 2259+58.6의 광학적 상응체를 깊이 있는 광학 조사하여 R = 25.7 및 I = 24.3의 한계 등급을 확보하였다. 어떤 광학적 소스도 검출되지 않은 것은 표준 순환 디스크를 포함한 순환 구동 모델을 강력히 배제하며, 이는 이 소스가 순환 대신 내부 에너지로 작동하는 고립된 중성자별일 가능성이 높음을 시사한다.

ABSTRACT

We present Keck R and I band images of the field of the anomalous X-ray pulsar 1E 2259+58.6. We derive an improved X-ray position from archival ROSAT HRI observations by correcting for systematic (boresight) errors. Within the corresponding error circle, no object is found on the Keck images, down to limiting magnitudes R = 25.7 and I = 24.3. We discuss the constraints imposed by these limits, and conclude that it is unlikely that 1E 2259+58.6 is powered by accretion from a disk, irrespective of whether it is in a binary or not, unless the binary is extremely compact.

연구 동기 및 목표

• 깊은 이미징을 통해 이질적인 X선 펄서 1E 2259+58.6의 광학적 상응체를 탐색하기.
• ROSAT HRI 데이터의 체계적 보어사이트 오차를 보정하여 1E 2259+58.6의 X선 위치를 개선하기.
• 광학적 비검출 한계를 사용하여 1E 2259+58.6의 X선 복사 강도에 대한 순환 기반 모델을 제약하기.
• 저질량 동반성 또는 원형성 디스크를 가진 이중성계가 에너지원으로서 가능한지 평가하기.
• 소스가 순환 대신 내재된 자기 에너지(자기모터)로 작동할 가능성이 더 높은지 평가하기.

제안 방법

• Keck I 망원경을 사용하여 1E 2259+58.6 영역의 깊은 R 및 I 대역 이미지를 확보하였다.
• 기록된 ROSAT HRI 데이터를 재분석하여 체계적 보어사이트 오차를 보정함으로써 위치 정확도를 향상시켰다.
• 광학적 분석을 적용하여 영역의 한계 등급 R = 25.7 및 I = 24.3를 유도하였다.
• 실제로 관측된 광학적 한계를 순환 디스크 복사 및 동반성의 밝기 이론 모델과 비교하였다.
• 예를 들어 van Paradijs & McClintock (1994)의 X선 복사 강도, 궤도 주기 및 광학 등급 간의 경험적 관계를 사용하여 기대되는 광학 플럭스를 예측하였다.
• 주계열 및 헬륨 연소 성별의 모델 스펙트럼을 평가하여 다양한 동반성 가정 하에 기대되는 등급을 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 개선된 X선 오차 원판 내에서 이질적인 X선 펄서 1E 2259+58.6의 검출 가능한 광학적 상응체가 존재하는가?
• RQ2 광학적 비검출 한계가 X선 복사 강도를 순환 디스크로 설명하는 모델을 어느 정도 배제하는가?
• RQ3 한계가 잠재적 이중성 동반성의 성격과 질량에 대해 어떤 제약을 가하는가?
• RQ4 1E 2259+58.6의 X선 복사 강도는 원형성 디스크나 항성 바람으로부터의 순환으로 설명될 수 있는가?
• RQ5 광학 데이터를 바탕으로 이 소스가 순환 대신 내재된 에너지(예: 자기모터)로 작동할 가능성이 더 높은가?

주요 결과

• 개선된 X선 오차 원판 내에서 1E 2259+58.6의 광학적 상응체는 검출되지 않았으며, 한계 등급은 R = 25.7 및 I = 24.3였다.
• 광학적 한계는 이중성계가 매우 밀도가 높은 경우를 제외하고는 순환 디스크 모델을 배제한다. 일반적인 저질량 X선 이중성계는 이미 검출되었을 것이다.
• 4U 1626−67(기타 알려진 저질량 X선 이중성계)와 유사한 X선 복사 강도를 가진 소스의 기대 광학 등급은 R = 24.8로, 검출 한계 이내에 있다.
• 주계열 동반성은 스펙트럼 유형 K 또는 이후여야만 검출되지 않을 수 있으며, 질량 ≈0.3 M☉인 헬륨 연소 성별은 R ≈ 25.7 및 I ≈ 24.7로, 검출 한계 이하에 해당한다.
• 어떤 광학적 복사도 검출되지 않은 것은 순환 구동 모델을 강력히 배제하며, 1E 2259+58.6가 내재된 자기 에너지로 작동하는 고립된 중성자별일 가능성이 높다는 가설을 지지한다.
• 결과는 회전 안정성 연구의 독립적 결론과 일치하며, 소스가 자기모터일 가능성이 높다는 결론을 강화한다.