[논문 리뷰] The XMM-Newton/Chandra monitoring campaign of the Galactic center region: Description of the program and preliminary results

R. Wijnands, J. J. M. in ’t Zand외 11명|UvA-DARE (University of Amsterdam)|2005. 08. 30.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 33인용 수 68

한 줄 요약

이 연구는 은하중심 영역에서 10 keV 이하의 약한 X선 변동성천체(VFXTs)에 초점을 맞춘 XMM-Newton/Chandra 동시 관측 캠프에 대한 첫 번째 보고이다. 동시 X선 관측과 후속 라디오 데이터를 통해 여러 VFXTs와 약한 변동성을 보이는 천체를 특정하였으며, 이는 Sgr A* 근처에서 더 밝은 변동성천체보다 VFXTs의 밀도가 훨씬 높다는 것을 시사한다. 이는 VFXTs가 본질적으로 어두운 천체이지 기울기 효과에 의한 것임을 시사하며, 기존의 적률 모델에 도전한다.

ABSTRACT

We present the first results of our X-ray monitoring campaign on a 1.7 square degree region centered on Sgr A* using the satellites XMM-Newton and Chandra. The purpose of this campaign is to monitor the behavior (below 10 keV) of X-ray sources (both persistent and transient) which are too faint to be detected by monitoring instruments aboard other satellites currently in orbit (e.g., Rossi X-ray Timing Explorer; INTEGRAL). Our first monitoring observations (using the HRC-I aboard Chandra) were obtained on June 5, 2005. Most of the sources detected could be identified with foreground sources, such as X-ray active stars. In addition we detected two persistent X-ray binaries (1E 1743.1-2843; 1A 1742-294), two faint X-ray transients (GRS 1741.9-2853; XMM J174457-2850.3), as well as a possible new transient source at a luminosity of a few times 1E34 erg/s. We report on the X-ray results on these systems and on the non-detection of the transients in follow-up radio data using the Very Large Array. We discuss how our monitoring campaign can help to improve our understanding of the different types of X-ray transients (i.e., the very faint ones).

연구 동기 및 목표

• 10 keV 이하의 은하중심 영역 내 X선 천체를 모니터링하여, 다른 위성들이 감지하지 못할 정도로 매우 어두운 천체들에 집중한다.
• 이전 임무로는 감지되지 않는 매우 어두운 X선 변동성천체(VFXTs)와 약한 변동성천체를 특정하고 특성화한다.
• Sgr A* 근처에서 VFXTs의 과잉 존재가 본질적 어두움 때문인지, 또는 고기울기 시스템과 같은 관측 편향 때문인지 조사한다.
• 특히 일식 및 닷팅 소스에 대해 기울기와 산산조각 나기 효과가 X선 빛의 억제에 미치는 영향을 평가한다.
• 특히 약한 바람으로 공급되는 물질을 흡착하는 저광도 X선 이진계에서의 적률 물리학을 이해하는 데 기여한다.

제안 방법

• Sgr A* 중심의 1.7 제곱도 영역을 대상으로 XMM-Newton와 Chandra를 동시에 사용한 조율된 X선 모니터링 캠프를 수행하였다.
• Chandra의 HRC-I 기구를 활용하여 X선 변동성과 변동성 천체 탐지를 위한 고시간 해상도 모니터링을 수행하였다.
• X선 변동성천체의 라디오 대응체를 찾기 위해 Very Large Array(VLA)를 활용한 후속 라디오 관측을 수행하였다.
• 기록된 자료와 다중파장 카탈로그를 이용해 X선 천체를 교차 식별하고, 지속성 및 변동성 천체 시스템을 분류하였다.
• X선 빛의 변화도와 스펙트럼을 분석하여 최대 광도와 변동 패tern을 규명하였으며, 특히 일식 및 닷팅 소스에 중점을 두었다.
• 등방성 방출과 산산조각 나기 모델에 기반한 이론적 기대값과 비교하여 기울기 효과가 미치는 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측된 매우 어두운 X선 변동성천체(VFXTs)는 본질적으로 어두운 천체인지, 아니면 고기울기 기하학적 이유로 가려진 것인가?
• RQ2 왜 은하중심 영역에서 VFXTs의 수밀도가 더 밝은 변동성천체보다 현저히 높은가?
• RQ3 감지된 약한 변동성천체와 VFXTs는 저질량의 동반성으로부터 바람으로 공급되는 물질을 흡착하는 특성을 보이는가?
• RQ4 산산조각 나기와 코로나 방출이 일부 천체가 본질적 광도보다 어둡게 보이게 하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 VFXTs 중에서 뚜렷한 밝은 대응체가 없는 것은, 향후 더 밝은 상태로 진화할 수 있는 모델을 배제할 수 있는가?

주요 결과

• 캠프 동안 10^34 erg s⁻¹ 근처의 광도를 보이는 두 개의 지속적 X선 이진천체(1E 1743.1–2843 및 1A 1742–294)와 두 개의 약한 변동성천체(GRS 1741.9–2853 및 XMM J174457–2850.3)를 감지하였다.
• 약 10^34 erg s⁻¹의 광도에서 새로운 잠재적 변동성천체가 확인되었으며, 이는 이전에 감지되지 못한 저광도 시스템의 존재를 시사한다.
• 후속 VLA 관측에서 X선 변동성천체에 대한 라디오 대응체는 관측되지 않았으며, 이는 낮은 라디오-비율 또는 일시적인 라디오 방출을 의미할 수 있다.
• Sgr A*에서 15′ 이내의 천체들 중에서 VFXTs의 수는 더 밝은 변동성천체보다 현저히 많았으며, 7개의 VFXTs, 3개의 약한 변동성천체, 그리고 단지 3개의 밝거나 매우 밝은 변동성천체가 확인되었다.
• 두 개의 일식 소스(CXOGC J174540.0–290031 및 AX J1745.6–2901)가 식별되었지만, 첫 번째 소스에 대해 Chandra 데이터에서 일식이 관측되지 않아 동일한 천체일 가능성은 낮다.
• Sgr A* 근처에서 VFXTs의 과잉 존재는 기울기 효과만으로는 설명되지 않으며, 심지어 직접 시선 방향으로 방출되는 강력한 증거가 있는 천체들조차 본질적으로 어두운 것으로 나타나, 본질적 어두움이 주요 원인임을 시사한다.