[论文解读] An X-ray study of the dipping low mass X-ray binary XB 1323-619

M. Bałucińska‐Church, M. J. Church+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 3

一句话总结

本研究利用 BeppoSAX 观测，对低质量 X 射线双星 XB 1323-619 进行了详细的 X 射线分析，揭示了其在吸积盘遮挡和爆发期间复杂的光谱行为。关键发现是：在遮挡期间发生的 X 射线爆发仅表现出微弱吸收，表明吸收体因爆发而发生电离；而遮挡期间的光谱演化则最合理地由扩展的幂律谱成分逐步被遮蔽，以及点状黑体谱成分迅速吸收所解释。

ABSTRACT

During a BeppoSAX observation of the low-mass X-ray binary dip source XB 1323-619 a total of 10 type I X-ray bursts and parts of 12 intensity dips were observed. During non-bursting, non-dipping intervals, the 1-150 keV BeppoSAX spectrum can be modelled by a cutoff power-law with a photon index of 1.48 +/- 0.01, a cutoff energy of 44.1 +5.1/-4.4 keV together with a blackbody with kT of 1.77 +/- 0.25 keV contributing ~15% of the 2-10 keV flux. Absorption equivalent to 3.88 +/- 0.16x10^22 H atom cm^(-2) is required. The dips repeat with a period of 2.938 +/- 0.020 hr and span 40% of the orbital cycle. During dips the maximum reduction in 2-10 keV intensity is ~65%. The spectral changes during dips are complex and cannot be modelled by a simple absorber because of the clear presence of part of the non-dip spectrum which is not absorbed. Spectral evolution in dipping can be well modelled by progressive covering of the cutoff power-law component which must be extended, plus rapid absorption of the point-source blackbody. One of the bursts is double and 4 of the bursts occurred during dipping intervals. These bursts have 2-10 keV peak count rates reduced by only 22% on average from those occurring outside the dips, and are not heavily absorbed. One explanation for this lack of absorption is that the bursts temporarily ionize the absorbing material responsible for the dips.

研究动机与目标

• 理解 XB 1323-619 在 X 射线遮挡和爆发期间的光谱与时间行为。
• 表征非遮挡时段的本征 X 射线谱，以确定辐射成分和吸收情况。
• 研究遮挡现象的本质，包括吸收物质的几何结构和光学深度。
• 解释遮挡期间观测到的爆发行为，特别是尽管遮挡深度显著，峰值通量却仅轻微降低的原因。
• 通过建模遮挡期间的光谱演化，推断 X 射线辐射与吸收体的空间及物理结构。

提出的方法

• 分析了覆盖 XB 1323-619 中 10 次 I 型 X 射线爆发和 12 次通量遮挡的 BeppoSAX 观测数据。
• 使用截断幂律谱和黑体谱成分，对非爆发、非遮挡时段的 1-150 keV 光谱进行建模。
• 通过光谱拟合测量吸收柱密度，得出 N_H = 3.88 × 10^22 cm⁻²。
• 量化遮挡周期（2.938 ± 0.020 小时）和深度（占轨道周期的 40%，2-10 keV 能段强度减少 65%）。
• 采用覆盖分数方法对遮挡期间的光谱演化进行建模，区分扩展幂律谱与点状黑体谱成分。
• 评估爆发期间的通量衰减，以推断吸收体的电离状态，并与非遮挡期间的爆发行为进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 XB 1323-619 在非遮挡时段的本征 X 射线谱是什么？幂律谱与黑体谱成分的贡献如何？
• RQ2 遮挡时段的光谱能量分布如何变化？是否能通过简单吸收解释，还是需要更复杂的覆盖模型？
• RQ3 为何遮挡期间的 X 射线爆发通量仅被微弱抑制，尽管遮挡深度显著？
• RQ4 何种物理机制可解释爆发期间缺乏显著吸收？其与吸收体电离状态的关系是什么？
• RQ5 吸收物质的几何结构如何影响观测到的 X 射线变异性？这对吸积流结构有何启示？

主要发现

• 非遮挡时段 1-150 keV 光谱最适宜由截断幂律谱（光子指数 1.48 ± 0.01，截断能量 44.1 +5.1/-4.4 keV）与黑体谱（kT = 1.77 ± 0.25 keV）共同拟合，后者在 2-10 keV 能段贡献约 15% 的通量。
• 为拟合观测光谱，需引入相当于 3.88 ± 0.16 × 10^22 H 原子 cm⁻² 的吸收。
• 遮挡周期为 2.938 ± 0.020 小时，覆盖轨道周期的 40%，2-10 keV 能段的最大强度减少约 65%。
• 遮挡期间的光谱演化无法通过简单吸收解释；必须采用逐步遮蔽扩展截断幂律谱成分，以及快速吸收点状黑体谱成分的模型。
• 10 次观测到的爆发中有 4 次发生在遮挡期间，其 2-10 keV 峰值计数率平均仅减少 22%，表明爆发期间吸收微弱。
• 一次爆发为双峰爆发，爆发期间缺乏强吸收现象表明，爆发辐射可能使吸收物质电离，从而暂时降低其光学深度。