[论文解读] Discovery of 1RXS J171824.2-402934 as an X-ray burster

R. G. Kaptein, J. J. M. in ’t Zand+4 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2000

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 4

一句话总结

本论文报告了利用贝皮索斯宽场相机首次探测到来自X射线源1RXS J171824.2–402934的I型X射线爆发，确认其为一颗位于低质量X射线双星中的中子星。该爆发表现出光球半径膨胀，峰值通量达1.3个蟹状单位，表明其光度接近爱丁顿极限，由此估算距离约为6.5 kpc。

ABSTRACT

We report the first-time detection of a type-I X-ray burst from a position that is consistent with that of 1RXS J171824.2-402934. The detection was made on Sep 23, 1996, with the Wide Field Cameras on board the BeppoSAX satellite. The burst had a peak intensity of 1.3 Crab units in 2 to 28 keV and is relatively long (at least 3.5 min). Analysis of the burst gives clear evidence for photospheric radius expansion. Assuming the peak luminosity to be close to the Eddington limit, standard burst parameters and taking into account gravitational redshift effects, the distance to the source is approximately 6.5 kpc. No other bursts from this source have been observed during the rest of the WFC observations. The detection of a type-I burst implies that 1RXS J171824.2-402934in all likelihood is a low-mass X-ray binary where the compact object is a neutron star.

研究动机与目标

• 识别先前在ROSAT全天巡天中被探测为高硬度X射线源的X射线源1RXS J171824.2–402934的性质。
• 确定该源是否表现出低质量X射线双星中中子星典型的热核爆发特征。
• 利用爆发期间的光球半径膨胀和爱丁顿光度限制，测量该源的距离。
• 鉴于贝皮索斯WFC数据中未检测到持续X射线发射，评估爆发前后的持续X射线发射水平。

提出的方法

• 利用贝皮索斯宽场相机（WFCs）的数据，探测到1996年9月23日发生在与1RXS J171824.2–402934位置一致的短暂强烈X射线耀发。
• 在多个能量能带（2–28 keV、2–7 keV、7–28 keV）内分析耀发的光 light curve 和谱演化，以表征爆发动力学和谱硬化演化。
• 在爆发最初60秒内，使用黑体辐射、热轫致辐射和幂律谱成分对爆发谱进行拟合，所有成分均经过星际吸收校正。
• 利用Ebisuzaki（1987）和Sztajno等人（1985）的解析拟合结果，对电子散射效应进行校正，将观测色温度转换为有效温度，并校正推导出的半径。
• 基于爱丁顿光度极限和观测到的峰值通量，计算距离，假设爆发达到了爱丁顿极限。
• 利用贝皮索斯WFC数据设定持续发射的上限，与先前的ROSAT测量值进行比较，以评估光度变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 1RXS J171824.2–402934是否表现出指示低质量X射线双星中中子星的热核X射线爆发？
• RQ2 基于爆发期间的光球半径膨胀，1RXS J171824.2–402934的距离是多少？
• RQ3 尽管先前在ROSAT中已探测到该源，为何在贝皮索斯WFC数据中未检测到持续X射线发射？
• RQ4 爆发持续时间与谱演化如何与吸积率及燃烧层的成分相关？

主要发现

• 1996年9月23日，在2–28 keV能带内，探测到来自1RXS J171824.2–402934的I型X射线爆发，峰值通量为1.3个蟹状单位。
• 该爆发表现出光球半径膨胀，推导出的半径在耀发期间约增大了2倍，证实其发射接近爱丁顿极限。
• 在考虑康普顿化效应校正后，有效半径增加了约1.6倍，表明爆发光度接近爱丁顿极限。
• 基于峰值光度等于爱丁顿光度的假设，估算该源距离约为6.5 kpc。
• 在贝皮索斯WFC数据中未检测到持续X射线发射，其上限为6×10⁻¹¹ erg cm⁻² s⁻¹（2–10 keV），远低于此前年份ROSAT测量的持续通量水平。
• 较长的爆发持续时间（至少3.5分钟）和较低的持续通量表明吸积率较低，与富含氢的燃烧层及更长的爆发 timescale 一致。