[논문 리뷰] Discovery of the X-ray transient SAX J1808.4-3658, a likely low mass X-ray binary

J. J. M. in ’t Zand, J. Heise외 5명|ArXiv.org|1998. 02. 09.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 1996년 9월 BeppoSAX 위성의 넓은 시야 카메라를 통해 X선 일시적 천체 SAX J1808.4-3658를 발견하였으며, 이는 중성자별을 수반하는 저질량 X선 이진계일 가능성이 높다고 규명하였다. Eddington 한계 근처에서 발생한 이중 피크를 보이는 뚜렷한 유형 I X선 폭발 두 건은 약 4 kpc 정도의 거리를 암시하며, 이는 중성자별 이진계로의 분류를 확인시켰다.

ABSTRACT

We report the discovery of a fairly bright transient during observations with the Wide Field Cameras on board the BeppoSAX satellite in September 1996. It was detected at a peak intensity of 0.1 Crab (2 to 10 keV) and lasted between 6 and 40 days above a detection threshold of 2 mCrab. Two very bright type I X-ray bursts were detected from this transient in the same observations. These almost certainly identify this X-ray transient as a low-mass X-ray binary with a neutron star as compact component. The double-peaked time history of both bursts at high energies suggests a peak luminosity close to the Eddington limit. Assuming this to be true implies a distance to this object of 4 kpc.

연구 동기 및 목표

• 1996년 9월에 관측된 새로운 X선 일시적 천체의 성격을 규명하는 것.
• 이 일시적 천체가 저질량 X선 이진계(LMXB) 시스템과 일치하는지 확인하는 것.
• 폭발 빛의 강도 추정치를 이용해 천체까지의 거리를 제약하는 것.
• 중성자별 수축 물리학의 맥락에서 유형 I X선 폭발의 특성을 조사하는 것.

제안 방법

• BeppoSAX 위성의 넓은 시야 카메라를 이용한 일시적 천체 관측.
• 유형 I 폭발을 탐지하고 특성을 규명하기 위해 X선 밝기 곡선 분석.
• 고에너지에서의 이중 피크 폭발 프로파일로부터 피크 빛의 강도 추정.
• 폭발 빛의 강도를 Eddington 한계와 비교하여 천체까지의 거리 추정.
• Eddington 한계 가정을 바탕으로 약 4 kpc 정도의 거리 추정치 도출.
• 기존의 LMXB 행동 및 폭발 특성과의 비교를 통한 천체 특성의 상호 확인.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1996년 9월에 관측된 X선 일시적 천체 SAX J1808.4-3658의 성격은 무엇인가?
• RQ2 유형 I X선 폭발의 존재가 이 일시적 천체가 중성자별을 수반한다는 것을 확인하는가?
• RQ3 관측된 폭발의 피크 빛의 강도는 얼마이며, Eddington 한계와 비교해 보면 어떠한가?
• RQ4 폭발이 Eddington 빛의 강도에 도달했다는 가정 하에 천체까지의 거리는 얼마로 추정되는가?
• RQ5 이 일시적 천체는 저질량 X선 이진계의 특성과 일치하는가?

주요 결과

• BeppoSAX 관측 동안 1996년 9월에 SAX J1808.4-3658는 2–10 keV 범위에서 피크 강도 0.1 Crab 수준으로 감지되었다.
• 이 천체에서 매우 밝은 두 개의 유형 I X선 폭발이 관측되어, 저질량 X선 이진계 내 중성자별이 존재할 가능성이 높다고 강력히 시사한다.
• 고에너지에서의 이중 피크 시간 변화는 피크 빛의 강도가 Eddington 한계에 가까운 것으로 나타낸다.
• 빛의 강도가 Eddington 한계에 도달했다는 가정 하에, 천체까지의 추정 거리는 약 4 kpc이다.
• 폭발 특성과 지속 시간(2 mCrab 이상 6–40일 간)을 포함한 일시적 천체의 행동은 기존의 LMXB 시스템과 일치한다.
• 폭발 탐지 및 빛 강도 제약 조건을 바탕으로 이 천체는 저질량 X선 이진계로 간주된다.