[논문 리뷰] Time-resolved HST and IUE UV spectroscopy of the Intermediate Polar FO Aqr

D. de Martino, R. Silvotti외 5명|arXiv (Cornell University)|1999. 09. 03.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 중간 편극자인 FO Aqr의 시간 해상도가 높은 HST 및 IUE UV 스펙트로스코피를 제시하며, 그의 UV 변동성에서 여러 주기성을 규명한다. 주로 궤도 주기 조절과 자전 주파수에 의해 유도되는 선 이동은 다온도 성분을 시사하며, 디스크 공급에서 디스크 오버플로우로의 전이가 증거로 나타나며, 시간에 걸쳐 안정적인 스펙트럼 변동성과 장기적인 X선 경향과 일치한다.

ABSTRACT

Time resolved spectroscopy of the Intermediate Polar FO Aqr reveals the presence of multiple periodicities in the UV range. A strong orbital modulation dominates both continuum and emission line flux variabilities, while line velocity motions are only detected at the rotational frequency. A prominent orbital periodicity is also observed in coordinated optical photometry, where FO Aqr was previously found to be spin dominated. The spectral dependence of the main periodicities shows the presence of multi-temperature components in FO Aqr and for the first time a hot and a cool component in the rotational modulation. From a comparison with previous UV and optical data obtained in 1990, no spectral variations in the orbital and rotational variabilities are detected, indicating no significant changes in the effects of X-ray illumination but rather a shrinking of the accretion curtain accompained by an increase in size of the thickened part of the accretion disc. These observations, consistent with the recently discovered long term trend in the X-ray pulsation amplitudes, independently confirm a change in the accretion mode in FO Aqr, which switched from a disc-fed into a disc-overflow state, likely triggered by mass accretion variations.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 스펙트로스코피를 이용해 중간 편극자인 FO Aqr의 시간 해상도 UV 변동성을 조사하기.
• UV 복사 강도와 선 프로파일의 주기성의 기원을 파악하고, 궤도 주기와 자전 주기 조절을 구분하기.
• 1990년의 기록 자료와의 비교를 통해 질량 공급 기하학적 변화를 평가하기.
• X선 펄세이션 진폭 경향이 FO Aqr의 질량 공급 방식 진화에 미치는 영향을 탐색하기.

제안 방법

• 시간 해상도 UV 스펙트로스코피는 허블 우주망원경(HST)과 국제 자외선 탐사위성(IUE)을 이용해 수행되었다.
• 연속 스펙트럼과 발광선 강도의 주기적 변동성을 탐지하기 위해 UV 영역 전반에 걸쳐 스펙트럼 변동성을 분석하였다.
• 발광선의 도플러 이동을 측정하여 자전 주파수 기여도를 확인하였다.
• 궤도 주기와 자전 주기의 우세도를 확인하기 위해 동반된 광학적 밝기 측정을 수행하였다.
• 1999년과 1990년 데이터 간의 스펙트럼 에너지 분포와 주기성 진폭을 비교하여 장기적 변화를 탐지하였다.
• 관측된 변동 패턴을 해석하기 위해 다온도 성분 모델링을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FO Aqr의 UV 광선 곡선과 발광선 프로파일에 나타나는 주기성은 무엇인가?
• RQ2 궤도 주기와 자전 주기 조절이 FO Aqr의 UV 연속 스펙트럼과 선 발광에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ3 시간에 따른 스펙트럼 및 변동 경향은 FO Aqr의 질량 공급 기하학에 대해 무엇을 시사하는가?
• RQ4 디스크 공급에서 디스크 오버플로우로의 질량 공급 방식 전이에 대한 증거가 있는가?
• RQ5 UV 결과는 장기적인 X선 펄세이션 진폭 경향과 어떻게 관련이 있는가?

주요 결과

• FO Aqr에서 연속 스펙트럼과 발광선 강도의 변동성에서 강한 궤도 주기 조절이 지배적이다.
• 선 속도 운동은 자전 주파수에서만 관측되며, 이는 발광선에서의 자전 도플러 이동을 시사한다.
• 이번 연구에서 처음으로 자전 주기 조절에서 뜨거운 성분과 차가운 성분가 모두 관측되었다.
• 1999년과 1990년 데이터 간에 궤도 또는 자전 주기 조절의 강도에 유의미한 스펙트럼 변화는 관측되지 않았다.
• 결과는 디스크 공급에서 디스크 오버플로우 질량 공급 방식으로의 전이를 지지하며, 이는 질량 공급 변화에 의해 유도된 것으로 보인다.
• 이 변화는 X선 펄세이션 진폭의 장기 경향에 의해 별도로 확인되었다.