[論文レビュー] Discovery of 1RXS J171824.2-402934 as an X-ray burster

R. G. Kaptein, J. J. M. in ’t Zand+4 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2000

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、BeppoSAX広角カメラを用いてX線源1RXS J171824.2–402934で最初にタイプI X線バーストを検出したこと、低質量X線連星における中性子星であることを確認した。バーストは光球半径拡張を示し、ピークで1.3クラブ単位に達し、エディントン限界に近い放射度を示しており、距離の推定値は約6.5 kpcであった。

ABSTRACT

We report the first-time detection of a type-I X-ray burst from a position that is consistent with that of 1RXS J171824.2-402934. The detection was made on Sep 23, 1996, with the Wide Field Cameras on board the BeppoSAX satellite. The burst had a peak intensity of 1.3 Crab units in 2 to 28 keV and is relatively long (at least 3.5 min). Analysis of the burst gives clear evidence for photospheric radius expansion. Assuming the peak luminosity to be close to the Eddington limit, standard burst parameters and taking into account gravitational redshift effects, the distance to the source is approximately 6.5 kpc. No other bursts from this source have been observed during the rest of the WFC observations. The detection of a type-I burst implies that 1RXS J171824.2-402934in all likelihood is a low-mass X-ray binary where the compact object is a neutron star.

研究の動機と目的

• ROSAT全天スカイサーベイの高硬度X線源として事前に検出されたX線源1RXS J171824.2–402934の性質を特定すること。
• 低質量X線連星に存在する中性子星が特徴とする核融合バーストを示すかどうかを同定すること。
• バースト中の光球半径拡張とエディントン放射度制約を用いて、距離を測定すること。
• BeppoSAX WFCデータでの検出がなかったことを踏まえ、バースト前後における恒常的X線放射度レベルを評価すること。

提案手法

• 1996年9月23日に、1RXS J171824.2–402934と整合する位置で、短時間にわたる強力なX線フレアをBeppoSAX広角カメラ（WFC）のデータから検出。
• 複数のエネルギー帯域（2–28 keV、2–7 keV、7–28 keV）における光度曲線およびスペクトル進化を分析し、バーストのダイナミクスと硬さの進化を特徴づけた。
• 最初の60秒間のバーストスペクトルを、黒体放射、熱的ブレムストラールーニング、およびパワー則成分を用いてフィッティングし、恒星間吸収を補正した。
• Ebisuzaki (1987)およびSztajnoら（1985）の解析的フィットを用いて電子散乱効果を補正し、観測された色温度を効果的温度に変換し、推定半径を補正した。
• エディントン放射度限界と観測されたピーク放射度を仮定して、距離を計算した。
• 恒常的放射の上限をBeppoSAX WFCデータを用いて設定し、過去のROSAT測定値と比較して変動性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1RXS J171824.2–402934は、低質量X線連星に存在する中性子星を示す核融合X線バーストを示すか？
• RQ2 バースト中の光球半径拡張に基づいて、1RXS J171824.2–402934までの距離は何か？
• RQ3 過去のROSAT検出とは対照的に、なぜBeppoSAX WFCデータでは恒常的X線放射が検出されなかったのか？
• RQ4 バースト持続時間およびスペクトル進化は、降着レートおよび燃焼層の組成とどのように関係しているか？

主な発見

• 1996年9月23日、2–28 keV帯でピーク放射度1.3クラブ単位のタイプI X線バーストが1RXS J171824.2–402934から検出された。
• バーストは光球半径拡張を示し、フレア中に推定半径が約2倍に増加した。これはエディントン限界に近い放射を示しており、確認された。
• コンプトン化効果を補正した後、効果的半径は約1.6倍に増加した。これは、バーストがエディントン放射度に非常に近い放射度に達していたことを示している。
• ピーク放射度がエディントン放射度に等しいと仮定した場合、距離は約6.5 kpcと推定された。
• BeppoSAX WFCデータでは恒常的X線放射が検出されず、2–10 keV帯で6×10⁻¹¹ erg cm⁻² s⁻¹の上限が設定された。これは、過去の年数にわたるROSATの恒常的放射度と比べて著しく低い値であった。
• 長時間持続するバースト（少なくとも3.5分）と低恒常的放射度は、低降着レートを示しており、水素を含む燃焼層と整合的であり、より長いバースト timescale を示唆している。