[论文解读] Detection of a cyclotron line and its second harmonic in 4U1907+09

G. Cusumano, T. Di Salvo+5 more|ArXiv.org|Sep 14, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 3

一句话总结

该论文报告了在1997年9月27–28日使用BeppoSAX观测的高质量X射线双星4U1907+09的X射线谱中，检测到约19 keV处的回旋吸收线及其二次谐频约39 keV。经引力红移修正后的测量回旋能，表明其表面磁场强度为2.1 × 10¹² G，与这类系统的典型值一致，同时在约6.4 keV处还识别出一个铁发射线，其等效宽度约为60 eV。

ABSTRACT

We report the detection of a cyclotron absorption line and its second harmonic in the average spectrum of the high mass X-ray binary 4U1907+09 observed by the BeppoSAX satellite on 1997 September 27 and 28. The broad band spectral capability of BeppoSAX allowed a good determination of the continuum against which the two absorption features are evident at ~ 19 and ~ 39 keV. Correcting for the gravitational redshift of a ~ 1.4 solar mass neutron star, the inferred surface magnetic field strength is B = 2.1 10E12 G that is typical for this kind of systems. We also detected an iron emission line at ~ 6.4 keV, with an equivalent width of ~ 60 eV.

研究动机与目标

• 识别并表征4U1907+09的X射线谱中的回旋吸收特征。
• 利用回旋线能量测量结果，确定4U1907+09中中子星的表面磁场强度。
• 研究源X射线谱中是否存在铁发射线及其特性。
• 增进对高质量X射线双星中中子星吸积物理及磁场结构的理解。

提出的方法

• 分析1997年9月27–28日BeppoSAX对4U1907+09获得的平均X射线谱。
• 利用BeppoSAX的全波段能量响应，精确建模背景连续谱并分离吸收特征。
• 通过包含回旋吸收线及其二次谐频的模型拟合谱，以确定其能量。
• 利用约1.4倍太阳质量的中子星质量，应用引力红移修正，推断其本征回旋能量。
• 引入额外的高斯组分，以建模约6.4 keV处的铁Kα发射线。
• 量化铁线的等效宽度，并评估其在谱拟合中的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 4U1907+09的X射线谱中存在哪些回旋吸收特征，且它们是否具有谐频关系？
• RQ2 在考虑引力红移修正后，回旋线的本征能量是多少？
• RQ3 基于回旋线能量，4U1907+09中子星的表面磁场强度如何推断？
• RQ4 谱中是否存在铁Kα发射线的证据，其等效宽度是多少？
• RQ5 观测到的谱特征与高质量X射线双星中吸积中子星的理论预期如何比较？

主要发现

• 在4U1907+09的平均X射线谱中检测到约19 keV处的回旋吸收线。
• 在约39 keV处识别出二次谐频吸收特征，证实了回旋线的谐频关系。
• 在对约1.4倍太阳质量的中子星进行引力红移修正后，本征回旋能量对应于表面磁场强度2.1 × 10¹² G。
• 在约6.4 keV处检测到铁Kα发射线，其等效宽度约为60 eV。
• 谱特征与在强磁场的其他高质量X射线双星中观测到的结果一致。
• BeppoSAX的全波段灵敏度使连续谱和吸收特征的确定更加可靠。