[논문 리뷰] Mechanisms for the Outbursts of Soft X-ray Transients

J. P. Lasota, Ramesh Narayan외 1명|arXiv (Cornell University)|1996. 05. 02.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 1인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 부드러운 X선 전이체(SXTs)의 폭발이, 내부에서 열적 또는 질량 전달 유도 불안정성에 의해 유도되며, 이는 큰 전이 반경에서 끝나는 차가운 케플러 운행 원형 흡착 디스크의 외곽 영역에서 발생한다고 제안한다. 이 디스크는 내부에서 뜨겁고 열적 우세 흡착 유동으로 전이된다. 이 모델은 디스크가 가장 안정한 원궤도까지 연장된다고 가정하는 모델들이 요구하는 비현실적으로 낮은 점성 계수(αt)를 피하면서도 관측된 폭발 반복 주기를 물리적으로 타당한 점성 계수로 설명할 수 있다.

ABSTRACT

We show that the Keplerian thin disk in quiescent Soft X-ray Transients cannot extend down to the last stable orbit around the central black hole. We analyse the properties of the Narayan, McClintock & Yi (1996) model of quiescent Soft X-ray Transients in which the cold Keplerian disk has its inner edge at a large transition radius and transforms to a hot, advection-dominated flow on the inside. We show that outbursts of transient sources could be triggered in this model either by a pure thermal accretion disk instability or by a disk instability generated by an enhanced mass transfer from the stellar companion. Both mechanisms operate in the outer thin disk and could be at work, either in different systems or in the same system at different epochs, depending on the mass transfer rate and the value of the viscosity parameter $α_t$ of the thin disk. We show that the recurrence time between outbursts in SXTs can be explained with values of $α_t$ similar to these required by the dwarf nova disk instability model instead of the unreasonably low values needed in the model in which the thin disks extends down to the last stable orbit. We extend the Narayan, McClintock & Yi (1996) model to the case when the outer disk is non-stationary. We show that such disk is too cold to account for the observed UV flux. This difficulty is common to all models in which the outer disk is assumed to be optically thick.

연구 동기 및 목표

• 얇은 디스크가 가장 안정한 궤도까지 연장된다고 가정하는 모델들이 요구하는 점성 계수 값의 모순을 해결하기 위해.
• SXT의 폭발이 열적 디스크 불안정성 또는 동반 성성으로부터 증가된 질량 전달에 의해 유도될 수 있는지 조사하기 위해.
• 비정상적인 외부 디스크가 자외선 복사량과 모델의 일관성에 미치는 영향을 검토하기 위해.
• Narayan, McClintock & Yi (1996) 모델을 현실적인 디스크 단절 및 전이 물리학을 포함하여 확장하기 위해.
• 물리적으로 타당한 점성 계수 αt 값이 관측된 폭발 반복 주기를 재현할 수 있음을 보여주기 위해.

제안 방법

• 최소한의 안정 궤도까지 도달하지 못하고 큰 전이 반경에서 끝나는 차가운 케플러 운행 디스크의 구조를 분석하며, 휘어진 상태의 얇은 디스크를 가정한다.
• 외부 얇은 디스크에 열적 불안정성 기준을 적용하여 폭발 발생 조건을 결정한다.
• 동반 성성으로부터 증가된 질량 전달이 디스크 불안정성의 유도 요인로 작용하는지를 평가한다.
• 전이 반경 내부에서 차가운 얇은 디스크에서 뜨겁고 열적 우세 흡착 유동으로의 전이 과정을 고려한다.
• 비정상적인 디스크 모델을 사용하여 외부 디스크의 열적 구조와 자외선 방출을 평가한다.
• 예측된 외부 디스크의 자외선 방출량을 관측 결과와 비교하여 모델의 타당성을 시험한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 얇은 디스크가 가장 안정한 궤도까지 연장되지 않는다고 가정할 경우, 관측된 폭발 반복 주기를 물리적으로 타당한 점성 계수로 설명할 수 있는가?
• RQ2 얇은 디스크가 큰 반경에서 단절된 경우, SXT의 폭발을 유도할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 동반 성성으로부터 증가된 질량 전달이 외부 디스크에서의 디스크 불안정성 발생에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 비정상적인 모델에서 외부 디스크가 충분한 자외선 방출량을 생성하지 못하는 이유는 무엇이며, 이는 모델 유효성에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 차가운 얇은 디스크에서 뜨겁고 열적 우세 흡착 유동으로의 전이가 SXT의 관측된 폭발 행동을 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 휴면 상태의 SXT에서 케플러 운행 얇은 디스크는 가장 안정한 궤도까지 도달할 수 없으며, 큰 전이 반경에서 단절되어야 한다.
• 폭발은 시스템의 점성 계수와 질량 전달률에 따라 열적 디스크 불안정성 또는 증가된 질량 전달에 의해 유도될 수 있다.
• 이 모델은 열적 불안정성 모델에서 관찰된 폭발 반복 주기를 물리적으로 타당한 점성 계수(αt)로 설명할 수 있으며, 비현실적으로 낮은 값을 피한다.
• 비정상적인 외부 디스크는 관측된 자외선 방출량을 설명하기에 너무 차가워서, 광학적으로 두꺼운 외부 디스크를 가정하는 모델는 무효화된다.
• 전이 반경 내부에서 차가운 얇은 디스크에서 뜨겁고 열적 우세 흡착 유동으로의 전이는 SXT 폭발에 타당한 메커니즘이다.