[논문 리뷰] Detailed optical studies of the galactic supersoft X-ray source QR And (RXJ0019.8+2156)

B. Deufel, H. Barwig외 3명|arXiv (Cornell University)|1998. 11. 18.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 은하계 초부드러운 X선 원천 QR And (RXJ0019.8+2156)의 광학적 관측을 광범위하게 제시하며, 장기적 광도 측정(1992–1996)과 고해상도 스펙트로스코피(1997)를 통합한다. 약 1.8시간의 준주기적 변동을 확인하고, 고속의 물질 분출을 시사하는 HeII 및 발머선의 청색 및 적색 이동 이차선을 탐지하며, 도플러 탐사법을 적용하여 은하계 이중성 시스템 내의 저속도 영역에서의 발광을 밝혀내었으며, 이는 은하계 적축원판이 아님을 시사한다.

ABSTRACT

We present high-speed long term photometric observations from 1992 to 1996 (UBVRI), as well as recently obtained (1997) spectrophotometric and high resolution spectroscopic studies of the bright galactic supersoft X-ray source RXJ0019.8+2156. Our photometry reveals a highly variable object. The shortest observed quasi-periodic variations are humps with a period of approx 1.8h. The timings of the main minimum are not exactly regular and occur on average around phase phi=0.0. With our new data set we calculated an update of the orbital period. Our simultaneous spectroscopic and spectrophotometric studies from 1997 give an even more detailed insight: blue and red shifted satellite lines at HeII 4686 and at the strong Balmer lines, which are interpreted as high velocity outflows, can clearly be detected. We also present for the first time an analysis of this supersoft source by means of Doppler tomography. The lines of HeII (4542,4686), H_a and H_b show no emission from an accretion disk. These emission lines originate in regions within the binary system with very low velocities. The spatial origin of the emitting material is not quite clear and will be investigated in a follow-up paper.

연구 동기 및 목표

• 1992년부터 1996년까지의 장기적 광도 데이터를 이용해 QR And (RXJ0019.8+2156)의 초부드러운 X선 원천의 광학적 변동성과 스펙트럼 특성을 다년간 연구하기 위해.
• 1992년부터 1996년까지의 장기적 광도 측정 데이터를 활용해 궤도 주기와 최소점의 시기를 규명하기 위해.
• 1997년의 고해상도 스펙트로스코피 및 스펙트로광도 측정 데이터를 분석하여 발광선의 운동학적 특성과 분출 구조를 규명하기 위해.
• 도플러 탐사법을 적용하여 이중성 시스템 내 발광 영역의 공간 분포를 매핑하기 위해.
• 발광선이 은하계 적축원판에서 기인하는지, 아니면 시스템 내 다른 저속도 영역에서 기인하는지 규명하기 위해.

제안 방법

• 1992년부터 1996년까지 UBVRI 대역에서의 장기적 광도 모니터링을 통해 빛의 강도 변화를 추적하고 주기적 행동을 식별하기 위해.
• 1997년의 동시적 스펙트로광도 측정 및 고해상도 스펙트로스코피 관측을 통해 선형 프로파일과 속도 이동을 연구하기 위해.
• HeII (4542, 4686) 및 발머선 (Hα, Hβ)에 도플러 탐사법을 적용하여 발광 물질의 공간 분포를 재구성하기 위해.
• HeII 4686 및 발머선에서의 청색 및 적색 이동 이차선 분석을 통해 고속 분출을 추론하기 위해.
• 관측된 선형 프로파일을 디스크 발광 모델과 비교하여 발광선이 은하계 적축원판에서 기인하지 않음을 규명하기 위해.
• 광도 곡선에서 보다 정밀한 최소점 시기 분석을 통해 궤도 주기를 업데이트하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 QR And의 광학적 변동성에서 주기적 변동의 시간스케일과 특성은 무엇이며, 특히 준주기적 진동에 대해 어떻게 설명되는가?
• RQ2 HeII 및 발머선에서 관측된 청색 및 적색 이동 이차선은 무엇을 원인으로 하고 있으며, 분출에 대해 어떤 정보를 제공하는가?
• RQ3 HeII 및 발머선의 발광은 이중성 시스템 내에서 어디에서 기인하는가? 이는 은하계 적축원판과 일치하는가?
• RQ4 QR And의 발광 물질의 공간 분포는 표준 디스크 발광 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 전체 광도 데이터셋을 기반으로 QR And의 최신 궤도 주기는 얼마인가?

주요 결과

• 이 소스는 약 1.8시간의 주기적 빛의 강도 변화를 보이며, 이는 시스템 내 강한 조절을 나타낸다.
• 주요 최소점은 위상 φ ≈ 0.0에 발생하지만, 시기들이 엄격하게 규칙적이지는 않아 복잡한 변동성을 시사한다.
• HeII 4686 및 발머선에서의 청색 및 적색 이동 이차선이 명확히 탐지되어 시스템에서 고속의 물질 분출이 있음을 나타낸다.
• 도플러 탐사법은 HeII (4542, 4686) 및 Hα, Hβ 선의 발광이 표준 은하계 적축원판이 아닌 매우 낮은 속도 영역에서 기인함을 드러낸다.
• 발광 물질의 공간 기원은 모호한 상태이며, 디스크 발광에 대한 명확한 증거는 없으며, 이는 아직 특정되지 않은 이중성 시스템 내 다른 영역에 있을 것으로 제안된다.
• 본 연구는 은하계 초부드러운 X선 원천에 대해 도플러 탐사법을 처음으로 적용한 것으로, 그 발광 영역의 운동학에 대한 새로운 통찰을 제공한다.