[논문 리뷰] Multi-wavelength observations of Galactic hard X-ray sources discovered by INTEGRAL. II. The environment of the companion star

Farid Rahoui, S. Chaty외 2명|arXiv (Cornell University)|2008. 02. 13.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 INTEGRAL가 탐지한 12개의 은하계 경질 X선원의 원주성 환경을 VLT/VISIR에서의 중간적외선(MIR) 광도 측정과 다중파장 SED 피팅을 통해 조사한다. MIR 과잉은 오직 IGR J16318-4848, IGR J16358-4726, 그리고 가능성이 있는 IGR J16195-4945에서만 관측되었으며, 이는 등방성 디스크를 가진 sgB[e] 항성에 기인한 것으로 보인다. 나머지 대부분의 시료는 높은 내재 투과도를 보임에도 불구하고 유의미한 MIR 과잉이 없었으며, 이는 은폐된 시스템에서도 항성 풍의 먼지 기여가 미미함을 시사한다.

ABSTRACT

Context: The INTEGRAL mission has led to the discovery of a new type of supergiant X-ray binaries (SGXBs), whose physical properties differ from those of previously known SGXBs. Those sources are in the course of being unveiled by means of multi-wavelength X-rays, optical, near- and mid-infrared observations, and two classes are appearing. The first class consists of obscured persistent SGXBs and the second is populated by the so-called supergiant fast X-ray transients (SFXTs). Aims: We report here mid-infrared (MIR) observations of the companion stars of twelve SGXBs from these two classes in order to assess the contribution of the star and the material enshrouding the system to the total emission.} Methods: We used data from observations we carried out at ESO/VLT with VISIR, as well as archival and published data, to perform broad-band spectral energy distributions of the companion stars and fitted them with a combination of two black bodies representing the star and a MIR excess due to the absorbing material enshrouding the star, if there was any. Results: We detect a MIR excess in the emission of IGR J16318-4848, IGR J16358-4726, and perhaps IGR J16195-4945. The other sources do not exhibit any MIR excess even when the intrinsic absorption is very high. (abridged)

연구 동기 및 목표

• INTEGRAL가 탐지한 초거세기 X선 이중성(SGXBs)의 광범위한 복사 스펙트럼에서 원주성 물질의 기여를 평가하는 것, 특히 중간적외선(MIR) 영역에서의 기여를 중심으로 한다.
• 이 시스템들에서 관측된 높은 내재 투과도가 항성 풍 내 먼지 생성 또는 원주성 환경과 관련이 있는지 규명하는 것.
• 압축된 천체의 존재가 초거세기 동반성의 풍 구조나 먼지 형성에 영향을 미치는지, 고립된 별과 비교하여 조사하는 것.
• 광학에서 MIR 영역까지의 특성에 기반해 지속적인 은폐된 SGXB와 초거세기 빠른 X선 전이현상(SFXTs)을 구분하는 것.

제안 방법

• 12개의 INTEGRAL HMXB 후보자 중 확정되거나 가능성이 높은 초거세기 동반성을 가진 시료에 대해 VLT/VISIR를 이용한 중간적외선 광도 측정을 수행하였다.
• VLT/MIR 데이터를 기존 및 발표된 광학, 근적외선, MIR 데이터(USNO, 2MASS, GLIMPSE)와 융합하여 광역 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 구성하였다.
• SED에 대해 이중 성분 블랙바디 모델을 적용: 하나는 항성 대기면을 나타내며, 다른 하나는 둘러싸인 먼지 또는 원주성 물질에 의해 유도된 MIR 과잉을 설명하기 위한 것이다.
• 피팅 결과 파rameter를 사용해 내재 시각 투과도(A_V)와 항성 성분의 온도를 유도하고, MIR 과잉의 유의미성을 평가하였다.
• 광학 및 고에너지 특성의 비교를 통해 SFXTs와 은폐된 SGXB 간의 광학에서 MIR 영역까지의 차이를 조사하였다.
• 압축된 천체의 광이온화가 항성 풍의 밀도를 변화시키고, 항성 풍 내 투과도 과잉을 유도할 수 있는 잠재적 역할을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 INTEGRAL가 탐지한 SGXB의 원주성 환경에서 먼지에 의해 유도된 검출 가능한 중간적외선 과잉 복사가 발생하는가?
• RQ2 이 시스템들에서 관측된 높은 내재 투과도는 주로 항성 풍 내 먼지 또는 다른 물질에 기인한 것인가?
• RQ3 광학에서 MIR 영역까지의 SED 특성으로 SFXTs와 은폐된 SGXB을 식별할 수 있는가?
• RQ4 압축된 천체의 조명에 의해 영향을 받는 초거세기 동반성의 풍은 고립된 초거세기 별보다 더 높거나 더 구조화되어 있는가?
• RQ5 SFXT의 동반성은 기대되는 임시 X선 행동에 비해 은폐된 SGXB보다 낮은 광학 투과도를 보이는가?

주요 결과

• IGR J16318-4848, IGR J16358-4726, 그리고 가능성이 있는 IGR J16195-4945는 중간적외선 과잉을 보이며, 이는 등방성 디스크를 가진 sgB[e] 별의 성질과 관련된 것으로 가장 잘 설명된다.
• 12개 시료의 대부분에서 유의미한 MIR 과잉이 관측되지 않았으며, 이는 이러한 시스템의 초거세기 항성 풍이 높은 내재 투과도 조건에서도 상당한 먼지를 생성하지 않는다는 것을 시사한다.
• SED 피팅을 통해 유도된 관측된 시각 투과도(A_V)는 대부분의 시료에서 높은 내재 투과도와 일치하지만, A_V와 MIR 과잉 간의 상관관계는 발견되지 않아 먼지가 주요 투과도 기여자로 작용하지 않는다는 것을 시사한다.
• IGR J16318-4848의 풍 속도는 약 ~410 km s⁻¹로 측정되었으며, 일반적인 O/B 초거세기 항성의 약 ~1000–2000 km s⁻¹보다 현저히 낮아, 압축된 천체의 영향으로 풍이 수정된 것으로 보인다.
• SFXT 행동를 보이는 시료들(예: IGR J16465-4945, IGR J17391-3021, IGR J17544-2619)은 다른 시료들보다 낮은 광학 투과도를 보였으며, 이는 그들의 임시적 특성이 변동하는 풍에 의한 은폐와 관련이 있다는 가설을 지지한다.
• 이 연구는 압축된 천체의 광이온화가 동반성 주변의 풍 밀도를 증가시켜 일부 시스템에서 관측된 투과도 과잉을 설명할 수 있을 것으로 제안하지만, 이는 아직 확인되지 않은 상태이다.