[논문 리뷰] X-ray and optical follow-up observations of the August 1998 X-ray transient in NGC6440

F. Verbunt, van Kerkwijk, M. H.외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 05. 16.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 2인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 1998년 8월에 은하수 궤도집단 NGC 6440에서 관측된 X선 일시적 천체에 대해 BeppoSAX, ROSAT HRI 및 광학 이미징을 이용한 X선 및 광학 후속 관측을 수행한다. 이 일시적 천체의 X선 광도는 18일 만에 400배 감소하였으며, 파랑 광학 소스(B ≈ 22.7, (B−R)₀ ≤ 0)가 낮은 질량 X선 이진계에서 중성자별일 가능성이 높은 후보자로 확인되었으며, 이는 이론적 기대와 일치한다.

ABSTRACT

The BeppoSAX Wide Field Cameras detected a transient in NGC6440 on 1998 Aug 22. ROSAT did not detect this source on 1998 Sep 8, indicating that the X-ray flux had decreased by a factor 400 at least, and/or that the X-ray spectrum had become appreciably softer. Analysis of archival ROSAT HRI data reveals two sources associated with NGC6440; one of these may be the transient in quiescence. We have also obtained B and R images of NGC6440 on 1998 Aug 26 and again on 1999 July 15, when the transient had returned to quiescence. Subtraction of these images reveals one object in the core which was brighter in B, but not in R, during the X-ray outburst. We estimate B=22.7 and (B-R)o<0 on 1998 Aug 26, which makes it a viable candidate counterpart.

연구 동기 및 목표

• 1998년 8월에 NGC 6440에서 감지된 X선 일시적 천체의 광학 대응체를 특정함으로써, 궤도집단에서의 일시적 천체 행동을 이해하는 데 핵심적인 단계를 밟는다.
• ROSAT HRI 관측을 통해 일시적 천체의 X선 위치를 향상시켜 광학 소스 매칭의 불확실성을 줄인다.
• 부드러운 X선 일시적 천체에서 X선과 광학 빛의 강도 간 상관관계가 알려져 있으므로, X선 폭발과 관련된 광학 변화를 탐색한다.
• 예측된 광학 등급과 관측된 값 간의 비교를 통해, 이 일시적 천체가 낮은 질량 X선 이진계에서 중성자별일 가능성이 있는지 평가한다.
• 기존 펄서 PSR B1745−20과 같은 다른 X선 소스가 일시적 천체의 원인이 아님을 배제한다.

제안 방법

• 1998년 9월 8일에 ROSAT HRI 관측을 수행하여 일시적 천체의 X선 위치를 향상시켰으며, 배경 제거된 광자 수세기 기반의 표준 데이터 처리 및 소스 탐지 방법을 사용하였다.
• 1991–1994년 기간 동안의 암시적 ROSAT HRI 데이터를 분석하여 NGC 6440 내 지속적인 X선 소스를 특정하였으며, 휴면 상태의 후보자도 발견하였다.
• 1998년 8월 26일(폭발 기간)과 1999년 7월 15일(휴면 상태)에 NGC 6440의 B 및 R 대역 광학 이미지를 확보하여 변화를 탐지하였다.
• 이미지 차분을 수행하여 X선 폭발 기간 동안 B 대역에서 밝아진 소스를 분리하였으며, (B−R)₀ ≤ 0인 후보 대응체를 특정하였다.
• 표준 흡수 보정(E(B−V) = 1.0)을 사용하여 광학 등급을 보정하고, van Paradijs & McClintock(1994)의 관계식을 통해 예측된 등급과 관측된 값을 비교하였다.
• BeppoSAX 및 RXTE/ASM의 X선 광도 곡선을 이용하여 광학 관측 시점의 X선 빛의 세기(~2×10³⁶ erg s⁻¹)를 추정함으로써, 등급 예측을 가능하게 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1998년 8월 NGC 6440에서 관측된 X선 일시적 천체의 광학 대응체는 무엇이며, X선 폭발과 관련된 상관 변화를 보이는가?
• RQ2 이 일시적 천체의 X선 광도 감쇠는 이론 모델과 어떻게 비교되는가? 이는 스펙트럼 진화에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ3 후보 광학 대응체는 낮은 질량 X선 이진계에서 중성자별일 경우 기대되는 등급과 색상과 일치하는가?
• RQ4 NGC 6440에 알려진 펄서 PSR B1745−20이 이 일시적 X선 방출의 원인이 될 수 있는가?
• RQ5 ROSAT HRI 관측으로 개선된 X선 위치는 광학 대응체 식별에 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• 1998년 8월 26일부터 9월 8일 사이에 일시적 천체의 X선 광도는 최소 400배 감소하였으며, 가능성이 있는 스펙트럼의 부드러움이 관측되었다.
• 1998년 8월 26일에 B ≈ 22.7이고 (B−R)₀ ≤ 0인 후보 광학 대응체가 확인되었으며, 이는 X선 폭발 기간 동안 B 대역에서 밝아진 파란 소스임을 시사한다.
• 후보자의 관측된 B 등급(22.7)은 1시간 궤도 주기 시스템에 대해 van Paradijs & McClintock(1994)의 관계식에서 예측된 값과 일치하지만, ±1 등급의 불확실성 범위 내에서 우연의 일치일 수 있다.
• 1998년 9월 8일 ROSAT HRI 관측에서 오차 원 안에 X선 소스가 탐지되지 않았으며, 이는 X선 광도가 약 5.2 × 10⁻⁵ cts/s 이하일 가능성이 있음을 시사한다(95% 신뢰수준 상한선).
• 기존 펄서 PSR B1745−20는 관측된 광도를 설명할 수 있을 정도로 X선 빛의 세기가 너무 낮아 일시적 천체의 원인이 될 가능성이 낮다.
• X선 광도 곡선은 약 5일의 e-감쇠 시간을 보이며 급격한 감쇠와 일치하지만, ROSAT 관측 시점에 도달했을 때 감쇠가 가속되었거나 스펙트럼이 크게 부드러워졌을 가능성도 있다.