[논문 리뷰] The Be/X-ray binary A0535+26 during its recent 2009/2010 outbursts

I. Caballero, K. Pottschmidt외 21명|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 18.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 INTEGRAL, RXTE, Suzaku 및 Swift의 다중 파장 X선 관측을 통해 2009/2010년 A0535+26의 활동기 동안 Be/X선 이중성의 특성을 분석한다. X선 광도에 상당한 변동이 있었음에도 불구하고, 이중 피크 활동기와 거대 활동기를 포함하여 빛의 에너지가 변화하더라도 사이클로트론 선 에너지가 안정적으로 유지되었으며, 이는 다른 펄서에서 관측된 것과 유사한 순환 에너지와 질량 축적률 간의 반비례 관계와 모순된다.

ABSTRACT

The Be/X-ray binary A0535+26 showed a giant outburst in December 2009 that reached ~5.14 Crab in the 15-50 keV range. Unfortunately, due to Sun constraints it could not be observed by most X-ray satellites. The outburst was preceded by four weaker outbursts associated with the periastron passage of the neutron star. The fourth of them, in August 2009, presented a peculiar double-peaked light curve, with a first peak lasting about 9 days that reached a (15-50 keV) flux of 440 mCrab. The flux then decreased to less than 220 mCrab, and increased again reaching 440 Crab around the periastron. The outburst was monitored with INTEGRAL, RXTE, and Suzaku TOO observations. One orbital period (~111 days) after the 2009 giant outburst, a new and unexpectedly bright outburst took place (~1.4Crab in the 15-50 keV range). It was monitored with TOO obs ervations with INTEGRAL, RXTE, Suzaku, and Swift. First results of the spectral and timing analysis of these observations are presented, with a specific focus on the cyclotron lines present in the system and its variation with the mass accretion rate.

연구 동기 및 목표

• 2009/2010년 A0535+26의 활동기 동안 스펙트럼 및 타이밍 특성, 특히 사이클로트론 선 행동을 연구하기 위해.
• 2009년 8월에 관측된 이국적인 이중 피크 광도 곡선의 기원을 이해하기 위해.
• 거대 활동기 및 정상 활동기 동안 사이클로트론 선 에너지가 질량 축적률에 따라 변화하는지 조사하기 위해.
• Be 항성 동반성의 광학적 디스크 형성과 X선 활동기 활동 간의 연관성을 탐색하기 위해.
• 거대 활동기 이후에 발생한 2010년 4월 활동기가 기존의 활동기 반복 모델에 어긋나는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 여러 활동기 동안 INTEGRAL, RXTE, Suzaku 및 Swift의 동시 관측을 활용하였다.
• 다양한 광도 상태에서 사이클로트론 선 에너지 및 깊이를 측정하기 위해 X선 데이터의 스펙트럼 피팅을 수행하였다.
• RXTE 데이터를 사용하여 펄스 주기 변화를 분석하여 활동기 동안 중성자별의 자전 행동을 추적하였다.
• X선 광도 곡선과 광학적 Hα 데이터를 상관 분석하여 Be 항성 동반성의 디스크 형성 여부를 평가하였다.
• Swift-BAT 광도 곡선을 사용하여 광도 변화를 모니터링하고 활동기 시작 및 피크 시간을 식별하였다.
• 특히 거대 활동기 동안 HEXTE 데이터에 배경 모델링 기법을 적용하여 정확한 사이클로트론 선 측정을 보장하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 A0535+26의 2009년 8월 활동기에서 관측된 이중 피크 광도 곡선의 원인은 무엇인가요?
• RQ2 다른 펄서에서 관측된 것과 유사하게, A0535+26의 사이클로트론 선 에너지가 활동기 동안 X선 광도 변화에 따라 크게 변하는가요?
• RQ3 거대 활동기 이후에 빠르게 발생한 2010년 4월 활동기는 일반적인 활동기 반복 패턴과 어긋나는 이유는 무엇인가요?
• RQ4 2009년 거대 활동기 동안 사이클로트론 선 에너지의 변화가 이전 활동기와 어떻게 다를까요?
• RQ5 Be 항성 주위의 탈출 디스크 존재 여부가 X선 활동기의 시기 및 강도와 어느 정도 관련이 있나요?

주요 결과

• 2009년 8월 활동기에서는 각각 약 440 mCrab의 두 개의 광도 피크가 관측되었고, 그 사이에 <220 mCrab로 감소하는 곡선의 낮은 부분이 존재했다.
• 2009년 거대 활동기 동안 15–50 keV 대역에서 약 5.14 Crab의 광도에 도달했지만, 태양 제약으로 인해 RXTE에서만 관측되었다.
• 2010년 4월 활동기 동안 15–50 keV 대역에서 약 1.4 Crab의 광도에 도달했으며, 거대 활동기 이후에 예상치 못하게 높은 밝기를 보였다.
• 2010년 4월 활동기 동안 기본 사이클로트론 선 에너지는 ~43.4 keV로 안정적으로 유지되었으며, 하나의 INTEGRAL 관측에서 측정된 값은 43.4 ± 0.3 keV였다.
• 2009년 12월 거대 활동기 및 2010년 4월 활동기 동안 광도 변화가 크더라도 사이클로트론 선 에너지에 유의미한 변화가 관측되지 않았다.
• 2009년 8월에서 12월 사이에 Hα 등가폭이 급격히 증가하여 Be 항성에서 디스크가 성장하고 있음을 시사하며, 이는 이중 피크 광도 곡선의 기원과 관련이 있을 수 있다.