[논문 리뷰] Zeeman lines and a single cyclotron line in the low-accretion rate polar 1RXS J012851.9-233931 (RBS0206)

A. Schwope, R. Schwarz외 1명|arXiv (Cornell University)|1999. 05. 31.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 저흡착률 극성 항성 RBS0206 (1RXS J012851.9-233931)의 최초 광학 스펙트로스코픽 및 광도 관측을 보고하며, 대기권에서의 자기장 강도 36 ± 1 MG를 나타내는 제만 흡수 특징과 가까운 적외선에서의 단일 강력한 사이클로트론 뾰족형을 발견하여, 흡착 플라즈마에서 자기장 강도가 45 ± 1 MG임을 시사한다. 이 시스템은 약 90분 또는 약 146분의 궤도 주기를 가지며, 초신성변성 주기 갭 내에 위치할 가능성이 있으며, 백색왜성에서 자기장 구조를 연구하기 위한 단계별 스펙트로폴라미메트리에 이상적인 대상으로 확인된다.

ABSTRACT

We present a low-resolution discovery spectrum and CCD-photometry of the bright X-ray source 1RXS J012851.9-233931 found in the ROSAT All-Sky Survey. These first observations suggest that the source is an AM Herculis star (polar) accreting at a low rate. The optical spectrum is dominated by Zeeman absorption features from the white dwarf, indicating a mean photospheric magnetic field of 36 +- 1 MG. Only weak Balmer line emission was observed. In the near infra-red, a single intense cyclotron hump was observed. The inferred magnetic field strength in the accretion plama is 45 +- 1 MG, the temperature in the plasma is below 2 keV. Likely orbital periods are ~90 min or ~146 min, the latter inside the cataclysmic variable period gap. The system is an ideal target for further detailed investigations of the field structure on a magnetic white dwarf by phase-resolved spectropolarimetry.

연구 동기 및 목표

• 최근 발견된 X선 천체 1RXS J012851.9-233931의 자기장 및 흡착 특성을 규명하기 위해, 이는 저흡착률 극성 항성(AM Herculis 별)로 확인되었다.
• 백색왜성의 자기장 강도를 광학 흡수선에서의 제만 분리 현상으로 유추하기 위해.
• 근적외선에서의 사이클로트론 방출 특징을 통해 흡착 플라즈마의 성격을 조사하기 위해.
• 특히 초신성변성 주기 갭 내에 위치할 가능성이 있는지 고려하여, 시스템의 궤도 주기를 제약하기 위해.
• 백색왜성에서 자기장 구조를 연구하기 위한 향후 단계별 스펙트로폴라미메트리 연구에 적합한 후보로 이 시스템을 식별하기 위해.

제안 방법

• RBS0206의 백색왜성에서의 제만 분리 흡수선을 탐지하기 위해 저해상도 광학 스펙트로스코피를 수행하였다.
• CCD 광도 측정을 통해 변동성을 측정하고, 근적외선 대역에서 사이클로트론 뾰족형의 존재를 확인하였다.
• 제만 분리 분석을 적용하여 흡수 특징의 분리로부터 대기권 자기장 강도를 유도하였다.
• 사이클로트론 뾰족형 모델링을 통해 흡착 플라즈마의 자기장 강도와 온도를 추정하였다.
• 관측된 광도 변동성과 초신성변성에서 알려진 주기 갭을 비교하여 궤도 주기를 추정하였다.
• 제만 특징과 사이클로트론 방출의 강도 및 안정성에 기반하여, 스펙트로폴라미메트리 잠재력을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저흡착률 극성 항성 RBS0206의 백색왜성에서 광학 스펙트럼의 제만 흡수 특징으로부터 유추되는 자기장 강도는 얼마인가요?
• RQ2 근적외선에서의 사이클로트론 뾰족형으로부터 유추되는 흡착 플라즈마의 자기장 강도와 온도는 각각 얼마인가요?
• RQ3 RBS0206의 가능한 궤도 주기는 무엇이며, 이는 초신성변성 주기 갭 내에 위치하는가요?
• RQ4 제만 특징와 사이클로트론 특징의 강도 및 형태는 어떻게 비교되며, 이는 흡착 기하학에 어떤 함의를 갖는가요?
• RQ5 이 시스템에서 발륨 선 방출이 약한 이유는 무엇이며, 이는 흡착률과 플라즈마 조건에 대해 어떤 시사점을 갖는가요?

주요 결과

• RBS0206의 백색왜성은 평균 대기권 자기장 강도가 36 ± 1 MG임을 나타내는 제만 흡수 특징을 나타낸다.
• 약한 발륨 선 방출만이 관측되어, 자기장이 강한 백색왜성에 낮은 흡착률이 존재하는 것과 일치한다.
• 근적외선에서 단일이고 강력한 사이클로트론 뾰족형이 관측되어, 흡착 플라즈마에서 자기장 강도가 45 ± 1 MG임을 시사한다.
• 흡착 플라즈마의 온도는 2 keV 이하임을 추정할 수 있다.
• 이 시스템은 약 90분 또는 약 146분의 궤도 주기를 가지며, 후자는 초신성변성 주기 갭 내에 위치함을 시사한다.
• 이 시스템은 향후 백색왜성에서의 자기장 구조를 세밀하게 연구하기 위한 단계별 스펙트로폴라미메트리에 이상적인 대상으로 확인된다.