[論文レビュー] The population of massive X-ray binaries I. The Large Magellanic Cloud

I. Negueruela, M. J. Coe|ArXiv.org|Jan 28, 2002

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 43被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、大マゼラン雲（LMC）内の14個の質量効果X線連星（MXB）の光学的対応体について高分解能分光法を用いて分析し、スペクトル型の特定とBe/X線連星の同定を実施した。LMCのMXB集団は、銀河系の集団と類似しており、半保存的進化を経て形成される傾向が強く、またBe/X線連星における高い離心率は、超新星キックの強力な証拠を示している。

ABSTRACT

We present high resolution blue spectroscopy of an almost complete sample of optical counterparts to massive X-ray binaries in the Large Magellanic Cloud (LMC) and derive their spectral classification. We find an spectral type B0II for the optical counterpart to RX J0532.5-6551, confirming it as the first wind-fed massive X-ray binary in the LMC. We also confirm the Be nature of the proposed counterpart to RX J0535.0-6700. The proposed optical counterpart to RX J0531.5-6518 is a B2V star with signs of emission in the Balmer lines. In total, we give accurate spectral types for 14 counterparts. We find that the overall observed population of massive X-ray binaries in the LMC has a distribution not very different from the observed Galactic population and we discuss different selection effects affecting our knowledge of this population. The spectral distribution of the Be/X-ray binary population is also rather similar to the Galactic one. This distribution implies that Be/X-ray binaries must have preferentially formed from moderately massive binaries undergoing semi-conservative evolution. The observation of several Be/X-ray binaries with large eccentricities implies then the existence of supernova kicks.

研究の動機と目的

• 大マゼラン雲（LMC）における質量効果X線連星（MXB）の光学的対応体の正確なスペクトル分類を、高分解能分光法を用いて得ること。
• スペクトル型および発光線特徴の分析を通じて、LMC MXB集団の進化状態と質量分布を特定すること。
• LMC MXB集団と銀河系MXB集団を比較し、選択的効果および進化経路を評価すること。
• 特に超新星キックと二重星進化経路の役割に注目し、Be/X線連星の形成メカニズムを調査すること。
• 観測されたLMCにおけるBe/X線連星の分布が、本質的Be星形成か二重星誘導プロセスかを評価すること。

提案手法

• スペクトル分解能が約1.4–3.0 Å FWHMの高分解能青分光法を、チリのラ・シラ観測所に設置されたESO 1.52-m望遠鏡を用いて取得した。
• スペクトルはStarlinkパッケージ（ccdpack, draper, figaro, dipso）を用いて減算処理を行い、スペクトル分類および発光線検出を分析した。
• SAAO 1.0-m望遠鏡の光度測定データを用いて、スペクトル分類を補足し、変光源を特定した。
• ラインプロファイルおよび等価幅、特にバルマー線と発光特徴に注目してスペクトル型を割り当てた。
• 観測集団を銀河系MXB集団と比較し、選択的効果および進化傾向を評価した。
• 集団合成モデルを用いて、観測されたスペクトル分布を解釈し、Be/X線連星の形成経路を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大マゼラン雲における質量効果X線連星の光学的対応体の正確なスペクトル型は何か？
• RQ2 LMCにおけるBe/X線連星のスペクトル分布は、銀の銀河系とどのように異なっているか？ これはその形成メカニズムに何を示唆するか？
• RQ3 特に高い軌道離心率を示す系において、LMC MXB集団に超新星キックの証拠は存在するか？
• RQ4 半保存的進化と非保存的質量移動のどちらの進化経路が、LMCにおけるBe/X線連星の形成を支配的に行っているか？
• RQ5 ブラックホールを伴うBe/X線連星はなぜまだ知られていないのか？ これはその形成または検出可能性に何を示唆するか？

主な発見

• RX J0532.5−6551の光学的対応体はB0IIと分類され、これはLMC初のウィンド駆動型質量効果X線連星であることを確認した。
• RX J0535.0−6700の提案された対応体は、バルマー線の発光によりBe星として確認された。
• RX J0531.5−6518の対応体は、バルマー線の発光を示すB2V星として特定され、Beに類似した特徴を示した。
• LMC MXB集団の全体的なスペクトル分布は、銀河系MXB集団と顕著に異なるものではなかった。
• LMCにおけるBe/X線連星集団はB0スペクトル型（M* ≈ 16 M☉）に強くピークを持ち、B2（M* ≈ 10 M☉）を越えては拡張していないため、半保存的進化による形成が示唆された。
• 高い離心率を示す複数のBe/X線連星の存在は、超新星キックの強い間接的証拠を示しており、このような軌道はナタルキックがなければ成立しにくい。