[논문 리뷰] An X-ray study of the dipping low mass X-ray binary XB 1323-619

M. Bałucińska‐Church, M. J. Church외 4명|arXiv (Cornell University)|1999. 09. 13.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 BeppoSAX 관측을 통해 저질량 X선 이중성 XB 1323-619의 세밀한 X선 분석을 제시하며, 도입부와 폭발 기간 동안의 복잡한 스펙트럼 행동을 규명한다. 주요 발견은 도입부 동안 X선 폭발이 약하게 흡수된다는 점으로, 이는 흡수체의 폭발 유도 이온화를 시사한다. 반면, 도입부 동안의 스펙트럼 진화는 확장된 힘의 법칙 성분의 점진적 가림과 급속한 점원형 흑체의 흡수로 가장 잘 설명된다.

ABSTRACT

During a BeppoSAX observation of the low-mass X-ray binary dip source XB 1323-619 a total of 10 type I X-ray bursts and parts of 12 intensity dips were observed. During non-bursting, non-dipping intervals, the 1-150 keV BeppoSAX spectrum can be modelled by a cutoff power-law with a photon index of 1.48 +/- 0.01, a cutoff energy of 44.1 +5.1/-4.4 keV together with a blackbody with kT of 1.77 +/- 0.25 keV contributing ~15% of the 2-10 keV flux. Absorption equivalent to 3.88 +/- 0.16x10^22 H atom cm^(-2) is required. The dips repeat with a period of 2.938 +/- 0.020 hr and span 40% of the orbital cycle. During dips the maximum reduction in 2-10 keV intensity is ~65%. The spectral changes during dips are complex and cannot be modelled by a simple absorber because of the clear presence of part of the non-dip spectrum which is not absorbed. Spectral evolution in dipping can be well modelled by progressive covering of the cutoff power-law component which must be extended, plus rapid absorption of the point-source blackbody. One of the bursts is double and 4 of the bursts occurred during dipping intervals. These bursts have 2-10 keV peak count rates reduced by only 22% on average from those occurring outside the dips, and are not heavily absorbed. One explanation for this lack of absorption is that the bursts temporarily ionize the absorbing material responsible for the dips.

연구 동기 및 목표

• X선 도입부와 폭발 기간 동안의 도입 저질량 X선 이중성 XB 1323-619의 스펙트럼 및 시간적 행동을 이해한다.
• 비도입 상태일 때의 본질적 X선 스펙트럼을 특성화하여 방출 성분과 흡수를 규명한다.
• 도입 현상의 성격을 조사하며, 흡수 물질의 기하학적 구조와 광학 두께를 고려한다.
• 특히 깊은 도입부 동안 피크 광도가 크게 감소하지 않는 현상과 관련하여 도입부 동안 관측된 폭발 행동을 설명한다.
• 도입부 동안의 스펙트럼 진화를 모델링하여 X선 방출과 흡수체의 공간적 및 물리적 구조를 추론한다.

제안 방법

• XB 1323-619에서 10회의 유형 I X선 폭발과 12회의 강도 도입부를 포함하는 BeppoSAX 관측 데이터를 분석하였다.
• 비폭발 및 비도입 상태에서 1-150 keV 스펙트럼을 절단된 힘의 법칙과 흑체 성분을 사용하여 모델링하였다.
• 스펙트럼 피팅을 통해 흡수 열두께를 측정하였으며, N_H = 3.88 × 10^22 cm⁻²로 도출되었다.
• 도입 주기(2.938 ± 0.020 hr)와 깊이(궤도 주기의 40%, 2-10 keV 대역에서 65%의 강도 감소)를 정량화하였다.
• 도입부 동안의 스펙트럼 진화를 커버링 분율 접근법을 사용하여 모델링하였으며, 확장된 힘의 법칙 성분과 점원형 흑체 성분을 구분하였다.
• 도입부 동안 폭발 광도 감소를 평가하여 흡수체의 이온화 상태를 추론하였으며, 비도입 폭발 행동과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 XB 1323-619의 비도입 상태에서의 본질적 X선 스펙트럼은 무엇이며, 힘의 법칙 성분과 흑체 성분의 기여는 어떻게 되는가?
• RQ2 도입 상태에서 스펙트럼 에너지 분포는 어떻게 변화하는가? 단순한 흡수로 설명 가능한가, 아니면 더 복잡한 커버링 모델이 필요한가?
• RQ3 깊은 강도 도입부에도 불구하고 X선 폭발의 광도가 왜 거의 감소하지 않는가?
• RQ4 폭발 기간 동안 심한 흡수가 관찰되지 않는 물리적 메커니즘은 무엇이며, 이는 흡수체의 이온화 상태와 어떻게 관련되는가?
• RQ5 흡수 물질의 기하학적 구조는 관측된 X선 변동성에 어떻게 영향을 미치며, 이는 어떻게 은하계 흡수 흐름의 구조를 시사하는가?

주요 결과

• 비도입 상태에서 1-150 keV 스펙트럼은 광자 지수 1.48 ± 0.01과 절단 에너지 44.1 +5.1/-4.4 keV를 가지는 절단된 힘의 법칙과 함께, kT = 1.77 ± 0.25 keV를 가지는 흑체 성분으로 가장 잘 모델링되며, 이 성분은 2-10 keV 대역에서 전체 광도의 약 15% 기여한다.
• 관측된 스펙트럼을 적합하기 위해 3.88 ± 0.16 × 10^22 원자당 수소 원자 cm⁻²에 해당하는 흡수를 필요로 한다.
• 도입은 주기 2.938 ± 0.020 hr로 반복되며, 궤도 주기의 40%를 차지하며, 2-10 keV 대역에서 최대 강도 감소는 약 65%이다.
• 도입부 동안의 스펙트럼 진화는 단순한 흡수로 설명될 수 없으며, 오히려 확장된 절단된 힘의 법칙 성분의 점진적 가림과 점원형 흑체 성분의 급속한 흡수를 수반하는 모델이 필요하다.
• 관측된 10회의 폭발 중 4회가 도입 상태에서 발생하였으며, 평균적으로 2-10 keV 피크 카운트율이 22% 감소하여 도입부 동안 폭발이 약하게 흡수된 것으로 나타났다.
• 한 번의 폭발은 이중 폭발이었으며, 폭발 기간 동안 강한 흡수가 관찰되지 않는 것은 폭발 복사가 흡수체를 이온화하여 일시적으로 광학 두께를 감소시킨다는 것을 시사한다.