[论文解读] A deep search for the optical counterpart to the anomalous X-ray pulsar 1E 2259+58.6

F. Hulleman, M. H. van Kerkwijk+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2000

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 3

一句话总结

本研究利用凯克望远镜开展深度光学巡天，以搜寻异常X射线脉冲星1E 2259+58.6的光学对应体，达到R = 25.7和I = 24.3的极限星等。未检测到任何光学源，强烈排除了涉及标准吸积盘的吸积驱动模型，表明该源很可能是由内部能量而非吸积驱动的孤立中子星。

ABSTRACT

We present Keck R and I band images of the field of the anomalous X-ray pulsar 1E 2259+58.6. We derive an improved X-ray position from archival ROSAT HRI observations by correcting for systematic (boresight) errors. Within the corresponding error circle, no object is found on the Keck images, down to limiting magnitudes R = 25.7 and I = 24.3. We discuss the constraints imposed by these limits, and conclude that it is unlikely that 1E 2259+58.6 is powered by accretion from a disk, irrespective of whether it is in a binary or not, unless the binary is extremely compact.

研究动机与目标

• 使用深度成像搜寻异常X射线脉冲星1E 2259+58.6的光学对应体。
• 通过校正ROSAT HRI数据中的系统性光轴误差，改进1E 2259+58.6的X射线位置。
• 利用光学非探测极限约束1E 2259+58.6的吸积基X射线光度模型。
• 评估低质量伴星或周恒星盘的双星系统作为能量来源的可行性。
• 评估该源更可能由内部磁能（磁星）驱动而非吸积驱动。

提出的方法

• 使用凯克I望远镜获取1E 2259+58.6场的深度R波段和I波段图像。
• 利用档案ROSAT HRI数据重新计算X射线位置，校正系统性光轴误差以提高位置精度。
• 应用测光分析，得出该场的R = 25.7和I = 24.3的极限星等。
• 将观测到的光学极限与吸积盘辐射和伴星亮度的理论模型进行比较。
• 使用X射线光度、轨道周期与光学星等之间的经验关系（例如van Paradijs & McClintock 1994）预测预期光学流量。
• 评估主序星和氦燃烧星的模型光谱，以估算在不同伴星假设下的预期星等。

实验结果

研究问题

• RQ1 在改进后的X射线误差圆内，是否存在可探测到的异常X射线脉冲星1E 2259+58.6的光学对应体？
• RQ2 光学非探测极限在多大程度上排除了吸积盘模型作为X射线辐射的能源？
• RQ3 这些极限对潜在双星伴星的性质和质量施加了何种约束？
• RQ4 1E 2259+58.6的X射线光度能否由周恒星盘或恒星风吸积解释？
• RQ5 基于光学数据，该源更可能由内部能量（如磁星）驱动而非吸积驱动吗？

主要发现

• 在改进后的X射线误差圆内未探测到1E 2259+58.6的光学对应体，极限星等为R = 25.7和I = 24.3。
• 光学极限排除了吸积盘模型，除非双星系统极为紧凑，因为即使是典型的低质量X射线双星也应已被探测到。
• 与具有类似X射线光度的已知低质量X射线双星4U 1626−67相比，预期的光学星等为R = 24.8，远低于探测阈值。
• 若伴星为光谱型K或更晚的主序星，则可保持未被探测到；而质量≈0.3 M☉的氦燃烧星，其R ≈ 25.7和I ≈ 24.7，仅略低于探测极限。
• 未探测到任何光学辐射强烈削弱了吸积驱动模型的合理性，支持1E 2259+58.6为由内部磁能驱动的孤立中子星的假设。
• 结果与旋转稳定性研究的独立结论一致，进一步支持该源极有可能是磁星。