[논문 리뷰] The photometric and spectral investigation of CI Camelopardalis, an X-ray transient and B[e] star

E. A. Barsukova, N. V. Borisov외 3명|arXiv (Cornell University)|2002. 01. 09.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 12인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 1998년에서 2001년 사이의 침체 상태 동안 X선 잠재성 별이자 B[e] 별인 CI 캐멀로파르데스의 병합 광도 및 스펙트로스코픽 분석을 제시한다. 1100±50일 주기적 광도 변화가 거대한 동반성으로 인한 궤도 조절에 기인한 것으로 밝혀졌으며, 강한 기체 및 먼지 환경의 구조적 분리가 나타나는 특이한 발광선 행동이 확인되었다. 전파 모델링은 공간 속도 0.23–0.26c, 기울기 35–40°, 분출 각도 7–10°를 갖는 제트를 제안한다.

ABSTRACT

We combined the results of UBVR photometry of CI Cam taken at Sternberg Astronomical Institute in 1998--2001, and moderate resolution spectroscopy taken at Special Astrophysical Observatory during the same time period. Photometry as well as fluxes of Balmer emissions and of some Fe II emission lines of CI Cam in quiet state reveal a cyclic variation with the period of $1100\pm50^d$. The variation like this may be due to an orbital motion in a wide pair with a giant star companion that exhibits the reflection effect on its side faced to a compact companion. The V-band photometry also confirms the pre-outburst 11.7 day period found by Miroshnichenko earlier, but with a lower amplitude of 3 per cent. The possibility of identity of this photometric period with the period of jet's rotation in the VLA radio map of the object CI Cam was investigated. The radio map modelling reveals the inclination of the jet rotation axis to the line of sight, $i = 35-40^o$, the angle between the rotation axis and the direction of ejection of the jet, $θ= 7-10^o$, and jet's spatial velocity of 0.23--0.26c. Equivalent widths and fluxes of various spectral lines show different amplitudes of changes during the outburst, and essentially distinct behaviour in quiescence. Five types of such behaviour were revealed, that indicates the strong stratification of a gas and dust envelope round the system . The time lag of strengthening of 50--250$^d$ in the forbidden line of nitrogen [N II] was found relatively to the X-ray outburst maximum.

연구 동기 및 목표

• 1998년 X선 폭발 이후 침체 상태에서 CI 캐멀로파르데스의 장기적 광도 및 스펙트로스코픽 변동성을 조사하기 위해.
• 1100일 광도 주기의 기원을 규명하고, 거대한 동반성과 함께 형성된 넓은 이중성 시스템 내 궤도 운동과의 연관성을 평가하기 위해.
• 침체 상태와 폭발 상태에서의 발광선 행동을 분석하여 원형성 환경의 구조 및 구조적 분리 정도를 추론하기 위해.
• VLA 관측 자료로부터 전파 제트 구조를 모델링하여 제트 운동학 및 기하학적 특성을 제약하기 위해.
• 폭발 상태와 침체 상태 스펙트럼을 비교하여 발광선 강도 및 등가폭의 변화를 이해하기 위해.

제안 방법

• 1998년부터 2001년까지 슈테른베르크 천문학연구소에서 $UBVR$ 광도 측정을 수행하여 장기적 밝기 변화를 모니터링하였다.
• 6미터 및 1미터 망원경을 이용한 특수 천체물리학관측소에서 중간 해상도 스펙트로스코피를 수행하여 선 강도 및 등가폭을 측정하였다.
• 광도 및 스펙트로스코픽 데이터를 校정하여 침체 상태와 폭발 상태 간 직접 비교를 가능하게 하였다.
• X선 폭발 최고점과 발광선 강도 증가 사이의 시간 지연, 특히 [N II] 5754.64 Å를 분석하였다.
• 운동학적 및 기하학적 가정을 사용하여 VLA 전파도의 제트 시스템을 모델링하여 제트 속도, 기울기, 분출 각도를 유도하였다.
• 폭발에 대한 반응의 진폭과 단계에 따라 발광선 행동을 다섯 가지 유형으로 분류하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CI 캐멀로파르데스에서 관측된 1100±50일 광도 주기의 원인은 무엇이며, 거대한 동반성에 의한 궤도 조절과 일치하는가?
• RQ2 침체 상태에서 발광선의 등가폭과 강도는 Balmer 및 Fe II 선에서 어떻게 변화하는가? 이는 원형성 환경에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 X선 폭발 최고점과 [N II] 5754.64 Å 선의 피크 사이의 시간 지연은 얼마이며, 이는 발광 기체의 위치에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 VLA 도면에서 관측된 전파 제트 구조는 제트의 공간 속도, 기울기, 분출 각도를 유추하기 위해 모델링할 수 있는가?
• RQ5 다른 발광선들(예: He II, Fe II, [N II])은 폭발 상태와 침체 상태에서 어떻게 다르게 행동하는가? 이는 원형성 환경의 수직적 분리 정도에 대해 무엇을 시사하는가?

주요 결과

• $V$-대역에서 1100±50일 주기적 광도 변화가 감지되었으며, 넓은 이중성 시스템 내 거대성 동반성으로 인한 반사 효과에 기인한 것으로 추정된다.
• 이전에 보고된 11.7일 광도 주기의 진폭은 3%로 낮아졌으며, 제트의 회전과 관련이 있을 수 있으나 명확한 연관성은 확인되지 않았다.
• [N II] 5754.64 Å 선은 X선 폭발 최고점 대비 50–250일의 시간 지연를 보였으며, 이는 먼 거리에 위치하고 느린 속도로 움직이는 영역에서 발생한 발광을 시사한다.
• 전파 제트 모델링 결과, 공간 속도 0.23–0.26c, 기울기 35–40°, 분출 각도 7–10°를 도출하였으며, 이는 콘형 또는 코르크스루 형태의 제트 구조와 일치한다.
• 침체 상태에서 발광선 행동을 다섯 가지 유형으로 분류하여 원형성 기체 및 먼지 환경의 강한 수직적 분리가 있음을 확인하였다.
• 1998년 폭발 기간 동안 He II 4686 Å 발광선은 극도로 강하게 증가하였으며, 침체 상태 대비 등가폭이 132.82배 증가하였다.