[논문 리뷰] RX J2115.7-5840: a short-period, asynchronous polar

A. Schwope, D. A. H. Buckley외 4명|ArXiv.org|1997. 05. 14.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 RX J2115.7-5840이 단기 주기, 비동기적 폴라 카타클리즘식 변수임을 확인하며, 단계별 광학 편광 측정, 광도 측정, 스펙트로스코피를 통해 분류를 확인한다. 주요 발견은 극도로 붉은 사이클로트론 스펙트럼과 딱딱한 X선 색깔에서 유추된 자기장 강도 B = 11 ± 2 MG이며, 비동기적 백색왜성 회전과 자기적으로 가려진 물질 붕괴 부위의 증거가 있다.

ABSTRACT

We report phase-resolved optical polarimetric, photometric and spectroscopic observations of RX J2115.7-5840 (= EUVE J2115-58.6, Craig 1996) which confirms the system to be a magnetic cataclysmic binary of the polar (AM Herculis) subclass. The optical light curve is sometimes flat and occasionally displays a pronounced bright phase, reminiscent of the self-eclipse of a small accretion spot by the revolving white dwarf, as seen in self-eclipsing polars. Our period search reveals ambiguous results only which can be interpret assuming that the white dwarf is not synchronously rotating with the binary orbit. We find circularly polarized cyclotron radiation with V/I ranging from 0% to -15% on one occasion, from -8% to +15% on another occasion. Compared with other polars, the self-occulted accretion region of RXJ2115 had an extreme red cyclotron spectrum. In addition, the system has an extreme hard X-ray colour during the ROSAT all-sky survey observation. Both properties suggest a low value of the magnetic field strength, and our best estimate gives B = 11+-2 MG. Due to the absence of significant M-star features in our low-resolution spectra we estimate the minimum distance to RXJ2115 to be d > 250pc (for an M5+ secondary star).

연구 동기 및 목표

• RX J2115.7-5840이 자기장이 있는 카타클리즘식 변수의 폴라(AM 허큘리스) 하위군으로서의 분류를 확인하기 위해.
• 광학 밝기 곡선과 주기성을 분석하여 백색왜성의 회전 상태를 조사하기 위해.
• 사이클로트론 방출 특성과 X선 색인수를 이용하여 자기장 강도를 결정하기 위해.
• 저해상도 스펙트럼에서 M형 항성 스펙트럼 특징이 없음을 바탕으로 시스템까지의 최소 거리를 추정하기 위해.

제안 방법

• 사이클로트론 방출에서 유도된 원형 편광을 탐지하기 위해 단계별 광학 편광 측정을 수행하였다.
• 자기적으로 가려진 물질 붕괴 부위와 일치하는 변동 패tern을 확인하기 위해 광도 곡선을 분석하였다.
• 보조 항성의 스펙트럼 유형을 추론하기 위해 M형 항성 특징을 탐색하고 스펙트로스코픽 관측을 수행하였다.
• 저자기장 강도를 나타내는 ROSAT 전체천구 조사 데이터를 사용하여 시스템의 딱딱한 X선 색깔을 측정하였다.
• 궤도 및 회전 조절을 탐지하기 위해 주기 검색 기법을 적용하였으며, 비동기적 회전이 드러났다.
• 사이클로트론 스펙트럼 형상과 편광도(V/I)를 모델링하여 자기장 강도를 제약 조건화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RX J2115.7-5840는 자기장이 있는 카타클리즘식 변수이며, 만약 그렇다면 폴라의 특성을 보이는가?
• RQ2 RX J2115.7-5840의 백색왜성은 이진 궤도와 동기적으로 회전하는가?
• RQ3 이 시스템의 자기장 강도는 얼마이며, 다른 알려진 폴라들과 비교해보면 어떠한가?
• RQ4 저해상도 스펙트럼에서 M형 항성 특징이 없음을 바탕으로 RX J2115.7-5840까지의 최소 거리는 얼마인가?
• RQ5 RX J2115.7-5840의 사이클로트론 방출 및 X선 특성은 다른 폴라들과 비교해 어떻게 다를까?

주요 결과

• RX J2115.7-5840는 폴라 하위군에 속하는 자기장이 있는 카타클리즘식 변수로 확인되었으며, 자기적으로 가려진 물질 붕괴 부위와 일치하는 평탄하고 밝은 단계를 보이는 광학 밝기 곡선이 관측되었다.
• 주기 검색 결과의 모호함과 밝기 곡선의 변동성으로 인해 백색왜성은 이진 궤도와 동기적으로 회전하지 않는 것으로 나타났다.
• 원형 편광된 사이클로트론 복사가 감지되었으며, V/I는 -15%에서 +15% 사이로, 강한 자기장 효과를 나타낸다.
• 시스템은 극도로 붉은 사이클로트론 스펙트럼과 ROSAT 전체천구 조사에서의 딱딱한 X선 색깔을 보이며, 이는 낮은 자기장 강도를 시사한다.
• 최적 추정 자기장 강도는 B = 11 ± 2 MG이며, 일반적인 폴라보다 현저히 낮다.
• 저해상도 스펙트럼에서 M형 항성 특징이 없음을 고려할 때, M5+ 이상의 보조 항성에 대해 최소 거리 d > 250 pc로 추정된다.