[論文レビュー] Long-Term Variability of the Hard X-ray Source GRS 1758-258: GRANAT/SIGMA Observations

С. И. Кузнецов, M. Gilfanov+14 more|arXiv (Cornell University)|Mar 13, 1999

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、1990年から1998年までのGRANAT/SIGMA観測を用いて、GRS 1758-258の長期的ハードX線モニタリングを実施した。その結果、1年間の timescales において最小8倍の強力なフラックス変動が観測され、平均フラックスは約60 mCrabであった。源は40–150 keV範囲で光子指数α ≈ 1.86のパワーロー spectrum を示しており、恒常的な明るい状態にあることから、X線加熱による降着円盤不安定性の抑制が生じており、連星伴星の質量と公転周期が制約されている。

ABSTRACT

The results of GRANAT/SIGMA hard X-ray observations of GRS 1758-258 in 1990-1998 are presented. The source lies at ~5\\arcdeg from the Galactic Center and was within the SIGMA field of view during the GRANAT surveys of this region. The total exposure time of the Galactic Center was 11x10^6 s. The regular SIGMA observations revealed strong variability of the source: the 40-150 keV flux varied at least by a factor of 8 on a time scale of a year, between less than 13 mCrab and ~100-110 mCrab. The average flux was ~60 mCrab in 1990-1998. The source's spectrum is well fitted by a power law with a photon index \\alpha ~1.86 in the energy range 40 to 150 keV and becomes steeper at energies above ~100 keV. The radio and hard X-ray properties of GRS 1758-258 are similar to those of another Galactic Center source, 1E1740.7-2942. GRS 1758-258 and 1E1740.7-2942 are the two brightest hard X-ray sources in the Galactic Center region. Both sources have radio jets, similar X-ray luminosities (~10^37 erg/s), and spectra, and exhibit variations in the hard X-ray flux on long times scales by a factor of ~10 or more . In contrast to most of the known black hole candidates, which are X-ray transients, GRS 1758-258 and 1E1740.7-2942 were detected by SIGMA during most of the observations in 1990-1998. Assuming that this behavior of the sources implies the suppression of accretion-disk instability in the region of partial hydrogen ionization through X-ray heating, we impose constraints on the mass of the optical companion and on the orbital period of the binary system.

研究の動機と目的

• アーカイブされたGRANAT/SIGMAデータを用いて、GRS 1758-258のハードX線源における長期的変動を調査すること。
• 8年間にわたる期間にわたり、40–150 keVエネルギー範囲におけるGRS 1758-258のスペクトル的性質を特定すること。
• 他の明るい銀河中心源である1E1740.7-2942と比較して、GRS 1758-258のX線および電波的性質を検討すること。
• 降着円盤不安定性の抑制を分析することで、連星系の質量と公転周期に関する制約を導出すること。

提案手法

• 1990年から1998年までのGRANAT/SIGMAハードX線観測データを分析し、銀河中心領域への総露出時間は11 × 10⁶秒であった。
• 40–150 keV範囲の源のフラックスに対してパワーロー モデルを用いてスペクトルフィッティングを行い、光子指数αを決定した。
• X線光曲線と電波データを比較して、1E1740.7-2942との相関関係および類似性を同定した。
• 部分的水素イオン化領域におけるX線加熱による降着円盤不安定性の抑制をモデル化し、連星系パラメータを推定した。
• 観測された恒常的フラックスレベルと変動アモルフィットを用いて、光学的伴星の質量と公転周期を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRANAT/SIGMAによって観測されたGRS 1758-258のハードX線フラックスの長期的変動時間スケールとアモルフィットは何か？
• RQ2 GRS 1758-258の40–150 keVバンドにおけるスペクトルエネルギー分布は、パワーロー モデルとどのように比較されるか？
• RQ3 GRS 1758-258が通常のX線トランジエントとは対照的に持続的な高フラックス状態を示す物理的メカニズムは何か？
• RQ4 GRS 1758-258のX線および電波的性質は、1E1740.7-2942とどのように比較されるか？これによりそれらの性質について何が示唆されるか？
• RQ5 観測されたX線行動に基づいて、連星系の質量と公転周期にどのような制約を課すことができるか？

主な発見

• GRS 1758-258の40–150 keVフラックスは、1年間のスケールで最小8倍の変動を示し、13 mCrab未満から約100–110 mCrabの範囲を変動した。
• 1990年から1998年の平均フラックスは約60 mCrabであり、通常のX線トランジエントと比較して恒常的な明るい状態にあることを示している。
• 源のスペクトルは、40–150 keV範囲で光子指数α ≈ 1.86のパワーローでよく記述されており、100 keV以上でさらに傾いている。
• GRS 1758-258と1E1740.7-2942は、ほぼ同じX線輝度（約10³⁷ erg/s）、スペクトルおよび電波ジェット特性を共有しており、恒常的なハードX線源の共通クラスを示している。
• 持続的な高フラックス状態は、部分的水素イオン化領域におけるX線加熱による降着円盤不安定性の抑制を示しており、光学的伴星の質量と公転周期が制約されている。