[论文解读] A new X-ray outburst in the globular cluster NGC 6440: SAX J1748.9-2021

J. J. M. in ’t Zand, F. Verbunt+9 more|arXiv (Cornell University)|Feb 23, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 8

一句话总结

该论文报告了利用贝皮索萨克斯（BeppoSAX）和罗西XTE望远镜在球状星团NGC 6440中探测到一个新X射线爆发，即SAX J1748.9-2021。该源表现出四次X射线爆发，其中一次显示出中子星上热核闪光的特征，其硬性宽带谱可用康普顿化模型良好拟合，表明其为低质量X射线双星系统中致密天体的辐射，光度>~10^37 erg/s。

ABSTRACT

For the second time in 27 years a bright transient X-ray source has been detected coincident with the globular cluster NGC 6440. It was found to be active in August, 1998, with the Wide Field Camera and the narrow field instruments on the BeppoSAX spacecraft, and with the All-Sky Monitor and the Proportional Counter Array on the RossiXTE spacecraft. Four X-ray bursts were detected, at least one of which shows the characteristics of a thermonuclear flash on a neutron star, in analogy with some ~20 optically identified low-mass X-ray binaries. The broad-band spectrum is hard as is common among low-mass X-ray binaries of lower luminosity (>~10^37 erg/s) and can be explained by a Comptonized model. During the burst the >30 keV emission brightened, consistent with part of the burst emission being Compton up scattered within ~10^11 cm.

研究动机与目标

• 识别并表征在球状星团NGC 6440中新探测到的瞬变X射线源。
• 确定X射线爆发的性质，包括其谱性和时序特性。
• 研究该爆发是否与已知低质量X射线双星中中子星上的热核闪光一致。
• 对宽带X射线谱进行建模，并推断致密天体附近的物理条件。
• 评估源的光度及其对将该系统归类为低质量X射线双星的启示。

提出的方法

• 利用贝皮索萨克斯（BeppoSAX）卫星宽视场相机和窄视场仪器的数据，探测并定位X射线爆发。
• 对比罗西XTE全天监测器和比例计数器阵列的观测结果，监测源的变异性及通量演化。
• 分析X射线光 light curves，识别并表征四次独立的X射线爆发。
• 使用康普顿化模型拟合宽带X射线谱，以确定辐射机制和电子温度。
• 评估30 keV以上能段的谱硬化和通量演化，推断在约10^11 cm尺度的紧凑区域内的康普顿上散射。
• 通过将爆发形态和谱行为与已知低质量X射线双星中的热核爆发进行比较，推断中子星的存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 1998年8月在NGC 6440中探测到的瞬变X射线源SAX J1748.9-2021的性质是什么？
• RQ2 观测到的X射线爆发是否表现出与中子星上热核闪光一致的特征？
• RQ3 什么物理机制解释了爆发期间观测到的硬性宽带X射线谱？
• RQ4 该源的推断光度是多少？与典型低质量X射线双星相比如何？
• RQ5 30 keV以上的观测通量增强是否可由致密天体附近区域的康普顿上散射解释？

主要发现

• 1998年8月在NGC 6440中探测到一次新的X射线爆发，这是27年来第二次此类事件。
• 探测到四次X射线爆发，其中至少一次表现出快速上升和指数衰减的特征，符合中子星上热核闪光的典型行为。
• 宽带X射线谱为硬谱，最适宜由康普顿化模型描述，与光度>~10^37 erg/s的低质量X射线双星的辐射一致。
• 在爆发期间，>30 keV的发射增强，表明在约10^11 cm尺度的区域内发生了热光子的康普顿上散射。
• 该源的谱性和时序行为强烈支持其被归类为低质量X射线双星系统中的中子星。
• 该探测证实了NGC 6440中存在一个瞬变X射线源，丰富了球状星团中已知吸积中子星的种群。