[论文解读] Optical Line profile variability of the B1+neutron star binary system LS I+65 010 = 2S 0114+650

Gloria Koenigsberger, Gabriela Canalizo+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 25, 2002

Adaptive optics and wavefront sensing参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究对大质量X射线双星LS I+65 010=2S 0114+650进行了高分辨率光谱观测，揭示了光球线轮廓在夜与夜之间存在显著变化，包括He I 5875 Å处出现蓝移吸收成分。系统性太阳系质心径向速度为−31 ± 5 km s⁻¹，暗示距离约为3 kpc，且数据表明2.78小时X射线耀发与光学线轮廓变化之间可能存在关联，但直接的相位锁定关系尚不明确。

ABSTRACT

We present high resolution spectroscopic observations of the massive X-ray binary system LS I+65 010=2S 0114+650 in the optical wavelength region. A correlation between equivalent width and radial velocity of photospheric absorption lines is found. The systemic velocity, inferred from the weaker lines is v_helio = -31 +/- 5 km s^-1, which, if attributed solely to the Galactic rotation curve, implies that LS I+65 010 lies within 3 kpc from the Sun. The ISM Na I D lines display 2 resolved high velocity components at v_helio = -70, -48 km s^-1, possibly associated with gas surrounding the binary system, in addition to the -24, -8 km s^-1 ISM features due to the Orion and the Perseus arm regions. Strong photospheric line profile variability is present on a night to night timescale, with He I 5875 A displaying an additional blue-shifted absorption in some of the spectra, similar to what is observed in the optical counterpart of Vela X-1. A connection between the extended blue wing and X-ray maximum is suggested. Short timescale variations in line profiles are detected on only two nights, but the evidence that these variations occur on the 2.78 hour X-ray flaring period is marginal.

研究动机与目标

• 利用高分辨率光谱研究大质量X射线双星LS I+65 010=2S 0114+650的光球线轮廓变化。
• 利用弱光球吸收线测定系统的系统性径向速度和距离。
• 研究X射线变异性对光学线轮廓的影响，特别是与2.78小时X射线耀发周期的关系。
• 分析星际介质（ISM）吸收特征，特别是Na I D线，以探测视线方向上的气体组分。
• 评估径向速度曲线是否因非定常星风结构或轨道效应而发生畸变。

提出的方法

• 使用地面望远镜获取LS I+65 010的高分辨率光学光谱，重点关注5875 Å处的He I线及其他光球特征。
• 测量光球吸收线的等效宽度和径向速度，以检测夜与夜之间及短 timescale 上的变异性。
• 利用弱光球线推导系统性太阳系质心径向速度，以最小化星风变异性带来的污染。
• 分析星际Na I D线，识别高速组分，并将其与银河系旋臂（英仙座和猎户座）关联。
• 将光学线轮廓变化与2.78小时X射线耀发活动相关联，检验是否存在相位锁定的变异性。
• 利用径向速度数据评估轨道周期，与先前报道的11.588–11.591天值进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 LS I+65 010的系统性太阳系质心径向速度是多少？其距离太阳的距离意味着什么？
• RQ2 光球线轮廓在夜与夜之间及短 timescale 上如何变化？其变化原因是什么？
• RQ3 是否存在2.78小时X射线耀发与光学线轮廓变化之间的相关性？
• RQ4 视线方向存在哪些星际吸收组分？它们与银河系结构有何关联？
• RQ5 径向速度曲线是否可能因非定常星风结构或轨道几何形状而发生畸变？

主要发现

• 由弱光球线推导出的系统性太阳系质心径向速度为−31 ± 5 km s⁻¹，若仅归因于银河系旋转，则暗示距离约为3 kpc。
• 观测到光球线轮廓存在显著的夜与夜之间变化，其中He I 5875 Å在部分光谱中显示出蓝移吸收成分，与Vela X-1类似。
• ISM Na I D线表现出两个高速组分，分别位于−70和−48 km s⁻¹，可能与该双星系统附近的气体有关，此外还有来自猎户座和英仙座旋臂的−24至−8 km s⁻¹组分。
• 在短 timescale 线轮廓变化与2.78小时X射线耀发周期之间发现微弱相关性，但尚未确认存在明确的相位锁定。
• 轨道周期的最佳约束值为11.591 ± 0.003天，偏心率e = 0，支持非同步轨道。
• 径向速度曲线在相位范围∼0.3–0.5之间可能存在畸变，提示中子星可能处于