[논문 리뷰] The quiescence optical light curve of Nova Scorpii 1994 (=GRO J1655-40)

F. van der Hooft, M. H. M. Heemskerk외 2명|UvA-DARE (University of Amsterdam)|1997. 09. 16.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 2인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 휘어진 상태에서의 노바 스토르티우스 1994(GRO J1655-40)에 대한 광도 측정을 광범위하게 제시하며, 은하수 띠를 채우는 제2성과 평탄한, 반경 방향 온도 분포를 갖는 적축 원판을 사용하여 광학적 밝기 곡선을 모델링한다. 분석을 통해 이진성의 기울기가 63.7–70.7°로 제약되며, 제2성 질량은 1.60–3.10 M☉로 제약되며, 이는 블랙홀 질량 추정치 6.29–7.60 M☉로 이어지며, 항성 진화 모델과 일치한다.

ABSTRACT

We report on extensive V, R, and i band photometry of the black-hole candidate Nova Sco 1994 (GRO J1655-40) obtained during March 1996, when the source was close to its quiescent pre-outburst optical brightness (V=17.3). From our observations and data taken from the literature we derive a refined ephemeris for inferior conjunction of the secondary star: HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) x N. We have modeled the V, R, and i band light curves in terms of a Roche lobe filling secondary and an accretion disk around the compact star, the latter described as a flat cylinder with a radial temperature distribution. From the shape of the light curve we constrain the binary inclination and mass of the secondary star to lie in the ranges 63.7-70.7 degrees and 1.60-3.10 Solar masses, respectively. This limits the mass of the black-hole to the range 6.29-7.60 Solar Masses. The mass range we obtained for the secondary star is supported by the results of stellar evolution calculations.

연구 동기 및 목표

• 노바 스토르티우스 1994의 휘어진 상태에서 정확한 궤도 일정을 결정하기 위해.
• Roche 띠를 채우는 제2성과 평탄한 적축 원판을 사용하여 광학적 밝기 곡선을 모델링하기 위해.
• 광도 곡선의 형태를 통해 이진성 기울기, 제2성 질량, 블랙홀 질량을 제약하기 위해.
• 유도된 매개변수들이 항성 진화 모델과 일치하는지 테스트하기 위해.

제안 방법

• 1996년 3월에 GRO J1655-40의 다중 대역(V, R, i) 광도 측정을 수행하였으며, 이는 폭발 이전의 휘어진 상태의 밝기 근처였다.
• Roche 띠를 채우는 제2성과 평탄한, 반경 방향 온도 의존성의 적축 원판을 가정하여 밝기 곡선 모델을 구축하였다.
• 원판의 반경 방향 온도 분포를 사용하여 궤도 위상 전반에 걸친 복사 기여도를 시뮬레이션하였다.
• 모델을 관측된 밝기 곡선에 적합시켜 기울기와 질량 비율에 대한 제약 조건을 유도하였다.
• 기존 문헌 자료와 새로운 관측 자료를 결합하여 궤도 일정을 정밀화: HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) × N.
• 유도된 제2성 질량 범위의 타당성을 검증하기 위해 항성 진화 계산을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GRO J1655-40의 휘어진 상태에서 제2성의 열위치에 대한 개선된 궤도 일정은 무엇인가요?
• RQ2 V, R, i 대역의 밝기 곡선 형태는 이진성 기울기와 제2성 질량을 어떻게 제약합니까?
• RQ3 빛의 곡선 모델링에 기반하여 GRO J1655-40의 블랙홀 질량 범위는 무엇인가요?
• RQ4 유도된 제2성 질량과 기울기 값은 항성 진화 모델의 예측과 일치합니까?

주요 결과

• 열위치에 대한 개선된 궤도 일정은 HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) × N이다.
• 빛의 곡선 형태에 기반하여 이진성 기울기는 63.7–70.7도로 제약된다.
• 제2성 질량은 1.60–3.10 태양 질량로 추정되며, 항성 진화 모델과 일치한다.
• 블랙홀 질량은 기울기와 제2성 질량의 제약 조건에 기반하여 6.29–7.60 태양 질량로 제약된다.
• 빛의 곡선 형태는 Roche 띠를 채우는 제2성과 반경 방향 온도 의존성을 갖는 평탄한 적축 원판에 의해 가장 잘 설명된다.
• 모델 결과는 GRO J1655-40가 블랙홀임을 지지하며, 그 기본 매개변수에 대한 엄격한 제약 조건을 제공한다.