[논문 리뷰] Optical Line profile variability of the B1+neutron star binary system LS I+65 010 = 2S 0114+650

Gloria Koenigsberger, Gabriela Canalizo외 3명|arXiv (Cornell University)|2002. 11. 25.

Adaptive optics and wavefront sensing참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 대량 X선 이중성 LS I+65 010=2S 0114+650의 고해상도 스펙트로스코픽 관측을 제시하며, 광학적 표면선 프로파일에서 야간 간의 강한 변동성, 특히 헬륨 I 5875 Å에서의 블루시프트된 흡수 성분을 규명한다. 시스템의 계면계 해왕성 속도는 −31 ± 5 km s⁻¹이며, 이는 약 3 kpc의 거리를 암시한다. 또한 X선 폭발 주기가 2.78시간과 광학적 선형 프로파일 변화 사이에 연관성이 있음을 시사하지만, 직접적인 위상 일치성은 확정되지 않았다.

ABSTRACT

We present high resolution spectroscopic observations of the massive X-ray binary system LS I+65 010=2S 0114+650 in the optical wavelength region. A correlation between equivalent width and radial velocity of photospheric absorption lines is found. The systemic velocity, inferred from the weaker lines is v_helio = -31 +/- 5 km s^-1, which, if attributed solely to the Galactic rotation curve, implies that LS I+65 010 lies within 3 kpc from the Sun. The ISM Na I D lines display 2 resolved high velocity components at v_helio = -70, -48 km s^-1, possibly associated with gas surrounding the binary system, in addition to the -24, -8 km s^-1 ISM features due to the Orion and the Perseus arm regions. Strong photospheric line profile variability is present on a night to night timescale, with He I 5875 A displaying an additional blue-shifted absorption in some of the spectra, similar to what is observed in the optical counterpart of Vela X-1. A connection between the extended blue wing and X-ray maximum is suggested. Short timescale variations in line profiles are detected on only two nights, but the evidence that these variations occur on the 2.78 hour X-ray flaring period is marginal.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 스펙트로스코피를 사용하여 대량 X선 이중성 LS I+65 010=2S 0114+650에서 표면선 프로파일의 변동성을 조사한다.
• 약한 표면선을 이용해 시스템의 계면계 해왕성 속도와 거리를 결정한다.
• X선 변동성이 광학적 선형 프로파일에 미치는 영향, 특히 2.78시간 주기의 X선 폭발 주기와의 관련성을 조사한다.
• 은하계 간성 물질(ISM) 흡수 특징, 특히 나트륨 I D 선을 분석하여 시야 방향의 기체 성분을 조사한다.
• 반경속도 곡선이 비정상적인 풍속 구조나 궤도적 효과로 인해 왜곡되는지 평가한다.

제안 방법

• 지상 천체망원경을 사용하여 LS I+65 010의 고해상도 광학 스펙트럼을 확보하였으며, 주로 5875 Å 헬륨 I 선과 기타 표면선 특징에 집중하였다.
• 야간 간 및 짧은 시간 스케일 기반에서 표면선의 등가폭과 반경속도를 측정하여 변동성을 탐지하였다.
• 약한 표면선을 이용해 계면계 해왕성 속도를 유도하였으며, 풍속 변동성으로부터의 오염을 최소화하였다.
• 은하계 간성 물질(Na I D) 선을 분석하여 고속 성분을 식별하고, 이들이 은하수 나선다리(오리온 및 페르세우스)와 관련이 있음을 확인하였다.
• 광학적 선형 프로파일 변화와 2.78시간 주기의 X선 폭발 활동 간의 상관관계를 분석하여 위상 고정된 변동성 여부를 시험하였다.
• 반경속도 자료를 이용해 궤도 주기를 평가하였으며, 이전에 보고된 11.588–11.591일의 값과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LS I+65 010의 계면계 해왕성 속도는 무엇이며, 태양으로부터의 거리에 대해 어떤 암시를 갖는가?
• RQ2 표면선 프로파일은 야간 간 및 짧은 시간 스케일에서 어떻게 변동하며, 이러한 변동성의 원인은 무엇인가?
• RQ3 2.78시간 주기의 X선 폭발과 광학적 선형 프로파일 변동성 간에 상관관계가 있는가?
• RQ4 시야 방향에 존재하는 은하계 간성 물질 흡수 성분은 무엇이며, 은하 은하의 구조와 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ5 반경속도 곡선은 비정상적인 풍속 구조나 궤도 기하학적 효과로 인해 왜곡될 수 있는가?

주요 결과

• 약한 표면선을 통해 유도된 계면계 해왕성 속도는 −31 ± 5 km s⁻¹이며, 이는 은하계 회전에 기인할 경우 약 3 kpc의 거리를 암시한다.
• 표면선 프로파일에서 야간 간 강한 변동성이 관측되었으며, 헬륨 I 5875 Å에서는 일부 스펙트럼에서 블루시프트된 흡수 성분이 나타나 Vela X-1과 유사한 특징을 보였다.
• 은하계 간성 물질(Na I D) 선은 −70 및 −48 km s⁻¹의 고속 성분을 보이며, 이는 이중성 시스템 근처의 기체와 관련이 있을 수 있으며, 오리온 및 페르세우스 암흑다리에서 기인한 −24에서 −8 km s⁻¹ 성분을 포함한다.
• 짧은 시간 스케일의 선형 프로파일 변화와 2.78시간 주기의 X선 폭발 주기 사이에 약한 상관관계가 발견되었지만, 확정적인 위상 고정은 확인되지 않았다.
• 궤도 주기는 타원도 e = 0일 때 11.591 ± 0.003일로 가장 잘 제약되며, 이는 비동기 궤도를 지지한다.
• 반경속도 곡선은 위상 범위 ∼0.3–0.5에서 왜곡될 수 있으며, 이는 중성자별이