[논문 리뷰] Rapid X-ray variability of the superluminal source GRS1915+105

B. Paul, P. C. Agrawal외 1명|arXiv (Cornell University)|1997. 02. 13.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 인도 고도우주과학실험(IXAE)을 이용해 IRS-P3 위성에 실린 초광속 천체 GRS 1915+105의 빠른 X선 변동성을 관측한 결과를 제시한다. 0.1–10초 간격의 강력하고 불규칙한 강도 변화와 0.62–0.82 Hz 범위의 준주기 진동(QPO)이 9%의 루트 평균 제곱(rms) 분율로 관측되었으며, 이는 GRS 1915+105가 블랙홀 이진계일 가능성이 있음을 지지하며, 다른 블랙홀 후보자들과 관찰된 행동과 일치한다.

ABSTRACT

The superluminal X-ray transient source GRS 1915+105 was observed during July 20-29, 1996 with the Indian X-ray Astronomy Experiment (IXAE) on the Indian satellite IRS-P3 launched on March 21, 1996 from Shriharikota Range in India. During our observations covering the energy band 2-18 keV, we have seen strong erratic intensity variations on time scale of 0.1s - 10s. Quasi Periodic Oscillations (QPOs) in a frequency range of 0.62 to 0.82 Hz were detected with a rms fraction of about 9%. The rapid X-ray intensity variations in GRS1915+105 are similar to those observed in some other black hole binaries and thus provide further support for the hypothesis that this source is likely to be a black hole. We discuss the possible emission region and mechanism of the observed quasi-periodic oscillations. Comparing the observed QPOs with the ones observed in other neutron star and black-hole systems, we argue that GRS1915+105 is possibly a black-hole.

연구 동기 및 목표

• 위성 궤도에서의 관측을 통해 초광속 천체 GRS 1915+105에서의 빠른 X선 변동성을 조사하기 위해.
• X선 광도곡선에서 준주기 진동(QPO)의 존재 및 특성 파악하기 위해.
• 관측된 변동성의 의미를 분석하여 GRS 1915+105의 성격, 특히 블랙홀을 수반하는지 여부를 평가하기 위해.
• 다른 중성자별 및 블랙홀 시스템과의 QPO 특성 비교를 통해 GRS 1915+105의 밀집 천체 정체성을 추론하기 위해.

제안 방법

• 관측는 1996년 7월 20일부터 29일까지 IRS-P3 위성에 실린 인도 고도우주과학실험(IXAE)을 이용해 수행되었다.
• 분석한 에너지 대역은 2–18 keV로, 이는 천체의 주요 X선 방출 영역을 포함한다.
• X선 광도곡선에서 준주기 진동(QPO)을 탐지하고 특성을 규명하기 위해 파wer 밀도 스펙트럼을 계산하였다.
• QPO의 루트 평균 제곱(rms) 분율을 계산하여 그 중요도와 진폭을 평가하였다.
• 관측된 QPO 주파수와 진폭을 다른 블랙홀 및 중성자별 시스템의 것과 비교하여 천체 유형을 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GRS 1915+105에서 X선 강도 변동의 성격과 시간스케일은 무엇인가?
• RQ2 GRS 1915+105의 X선 광도곡선에 준주기 진동(QPO)이 존재하는가? 만약 존재한다면 주파수와 진폭은 무엇인가?
• RQ3 GRS 1915+105에서 관측된 QPO 특성은 알려진 블랙홀 및 중성자별 이진계의 것과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 관측된 X선 변동성 특성은 GRS 1915+105의 밀집 천체 성격에 대해 어떤 함의를 지닌다?

주요 결과

• 0.1초에서 10초 사이의 시간스케일에서 강력하고 불규칙한 X선 강도 변화가 관측되었다.
• 0.62에서 0.82 Hz의 범위에서 준주기 진동(QPO)이 탐지되었다.
• QPO는 약 9%의 루트 평균 제곱(rms) 분율의 진폭을 보였다.
• 관측된 X선 변동 패턴은 다른 확인된 블랙홀 이진계에서 관찰된 것과 일치한다.
• 알려진 블랙홀 시스템과 유사한 QPO 특성은 GRS 1915+105가 블랙홀 이진계일 가능성이 있음을 지지한다.