[论文解读] Detailed optical studies of the galactic supersoft X-ray source QR And (RXJ0019.8+2156)

B. Deufel, H. Barwig+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究对银河系超软X射线源QR And（RXJ0019.8+2156）进行了广泛的光学观测，结合了长期测光（1992–1996）与高分辨率光谱观测（1997）。研究识别出约1.8小时的准周期性变化，检测到HeII与巴尔默线系的蓝移和红移卫星线，表明存在高速喷流，并通过多普勒层析成像揭示了双星系统内低速区域的发射，而非吸积盘的发射。

ABSTRACT

We present high-speed long term photometric observations from 1992 to 1996 (UBVRI), as well as recently obtained (1997) spectrophotometric and high resolution spectroscopic studies of the bright galactic supersoft X-ray source RXJ0019.8+2156. Our photometry reveals a highly variable object. The shortest observed quasi-periodic variations are humps with a period of approx 1.8h. The timings of the main minimum are not exactly regular and occur on average around phase phi=0.0. With our new data set we calculated an update of the orbital period. Our simultaneous spectroscopic and spectrophotometric studies from 1997 give an even more detailed insight: blue and red shifted satellite lines at HeII 4686 and at the strong Balmer lines, which are interpreted as high velocity outflows, can clearly be detected. We also present for the first time an analysis of this supersoft source by means of Doppler tomography. The lines of HeII (4542,4686), H_a and H_b show no emission from an accretion disk. These emission lines originate in regions within the binary system with very low velocities. The spatial origin of the emitting material is not quite clear and will be investigated in a follow-up paper.

研究动机与目标

• 研究银河系超软X射线源QR And（RXJ0019.8+2156）在多年内的光学变异性与光谱特征。
• 利用1992至1996年的长期测光数据，确定轨道周期及极小时刻的历元。
• 分析1997年的高分辨率光谱与测光数据，识别发射线的运动学特征与喷流结构。
• 应用多普勒层析成像技术，绘制双星系统中发光区域的空间分布。
• 确定发射线是否起源于吸积盘，或源于系统内其他低速区域。

提出的方法

• 1992至1996年在UBVRI波段进行长期测光监测，以追踪亮度变化并识别周期性行为。
• 1997年同步进行测光与高分辨率光谱观测，以研究谱线轮廓与速度位移。
• 对HeII（4542, 4686）与巴尔默线（Hα, Hβ）应用多普勒层析成像，重建发光物质的空间分布。
• 分析HeII 4686与巴尔默线中蓝移与红移卫星线，推断高速喷流的存在。
• 将观测到的谱线轮廓与盘状发射模型进行比较，排除发射线起源于吸积盘的可能性。
• 基于测光光曲线中极小时刻的精确定时，更新轨道周期。

实验结果

研究问题

• RQ1 QR And的光学变异性具有怎样的时间尺度与特征，特别是准周期振荡方面？
• RQ2 在HeII与巴尔默线中观测到的蓝移与红移卫星线由何引起？它们揭示了何种喷流特性？
• RQ3 HeII与巴尔默线的发射在双星系统中的起源位置为何？是否与吸积盘一致？
• RQ4 QR And中发光物质的空间分布与标准盘状发射模型相比有何异同？
• RQ5 基于完整测光数据集，QR And的轨道周期有何更新？

主要发现

• 该源表现出准周期性亮度变化，主导周期约为1.8小时，表明系统中存在强烈的调制。
• 主极小时刻出现在相位φ ≈ 0.0，但其发生时间并非严格规律，提示存在复杂的变异性。
• 在HeII 4686与巴尔默线中清晰检测到蓝移与红移卫星线，表明系统存在高速喷流。
• 多普勒层析成像显示，HeII（4542, 4686）与Hα、Hβ的发射起源于低速区域，而非标准吸积盘。
• 发光物质的空间起源仍不明确，无明确证据支持盘状发射，推测其位于双星系统中尚未识别的另一区域。
• 本研究首次将多普勒层析成像应用于银河系超软X射线源，为理解其发光区域的动力学提供了新见解。