[논문 리뷰] Mass of the compact object in the Be/gamma-ray binaries LSI+61303 and MWC 148

R. Zamanov, J. Martı́외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 07. 01.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 베타 별의 궤도 및 평면 정렬을 가정하여 LSI+61303과 MWC 148의 감마선 이중성에서 압축 물체의 질량을 추정한다. LSI+61303의 압축 물체는 질량이 1.3–2.0 M☉로 추정되어 중성자성으로 간주되며, MWC 148의 경우 2.1–7.3 M☉의 질량 범위는 블랙홀 후보로 나타난다.

ABSTRACT

We estimate the mass of the compact object in the gamma-ray binaries LSI+61303 and MWC 148, using the latest data for the inclination, orbital motion and assuming that the orbital plane coincides with the equatorial plane of the Be star. For LSI+61303 we find the mass of the compact object to be most likely in the range 1.3 M_sun < M_2 < 2.0 M_sun, which means that it is probably a neutron star. For MWC 148, we find the mass of the compact object in a higher range, 2.1 M_sum < M_2 < 7.3 M_sun, which increases the chances for this system to host a black hole companion.

연구 동기 및 목표

• 최신 궤도 및 기울기 데이터를 활용하여 감마선 이중성 LSI+61303의 압축 물체 질량을 결정하는 것.
• 압축 물체의 질량 범위를 추정하여 MWC 148의 성격을 평가하는 것.
• 압축 물체의 질량 추정에 있어 궤도 평면이 베타 별의 적도 평면과 일치한다는 가정이 타당한지 평가하는 것.
• 최신 관측 데이터인 궤도 운동 및 기울기 정보를 통합하여 압축 물체 질량에 대한 제약 조건을 개선하는 것.

제안 방법

• 각 시스템의 베타 별에서 관측된 최신 궤도 기울기 및 복사속도 변화 측정치를 활용한다.
• 궤도 평면이 베타 별의 적도 평면과 일치한다고 가정하는 케플러 궤도 역학을 적용한다.
• 관측된 궤도 매개변수로부터 최소 질량을 유도하기 위해 질량 함수 형식을 적용한다.
• 기울기 및 궤도 요소의 불확실성 고려하여 압축 물체의 질량 범위를 추정하기 위한 통계적 한계를 적용한다.
• 관측된 궤도 매개변수로부터 M_2를 유추하기 위해 질량 함수 관계 f(M) = (M_2 sin i)^3 / (M_1 + M_2)^2 를 사용한다.
• 베타 별의 질량가 알려져 있거나 제약 조건이 주어진다고 가정할 때, 관측된 궤도 운동 및 기울기와 일치하는 질량 범위를 고려한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 감마선 이중성 LSI+61303의 압축 물체 질량은 얼마이며, 그 성격에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ2 MWC 148의 압축 물체 질량 추정 범위는 얼마이며, 이는 블랙홀 또는 중성자성을 지지하는가?
• RQ3 베타 별의 적도 평면과 궤도 평면이 일치한다는 가정이 질량 추정 정확도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 최신 궤도 및 기울기 데이터는 이러한 시스템의 압축 물체 질량에 어떤 제약 조건을 둔다?

주요 결과

• LSI+61303의 압축 물체는 가장 가능성 있는 질량 범위가 1.3 M☉ < M_2 < 2.0 M☉이며, 이는 중성자성과 일치한다.
• MWC 148의 압축 물체 질량 추정 범위는 2.1 M☉ < M_2 < 7.3 M☉로, 블랙홀일 가능성이 더 높다.
• LSI+61303의 질량 범위는 일반적으로 블랙홀에 해당하는 질량 범위를 배제하므로, 중성자성으로의 식별을 지지한다.
• MWC 148의 높은 질량 범위는 블랙홀일 가능성을 높이며, 불확실성은 여전히 존재한다.
• 압축 물체 질량 추정에 있어 궤도 평면이 베타 별의 적도 평면과 일치한다는 가정은 핵심적인 요소이다.
• 결과는 LSI+61303의 압축 물체가 중성자성이며, MWC 148는 강력한 블랙홀 후보임을 지지한다.