[论文解读] Dissecting accretion and outflows in accreting white dwarf binaries

D. de Martino, G. Sala+23 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2015

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 3

一句话总结

本白皮书提出，LOFT任务将通过在硬X射线波段实现高灵敏度、高时间分辨率的X射线光谱和测光，彻底革新对白矮星双星中吸积和喷流现象的研究。研究聚焦于磁性和非磁性激变变星、新星和矮新星，旨在探测快速非周期性变异性，表征爆发期间的硬X射线辐射特征，并通过协调的多波段观测探究吸积盘-喷流关联。

ABSTRACT

This is a White Paper in support of the mission concept of the Large Observatory for X-ray Timing (LOFT), proposed as a medium-sized ESA mission. We discuss the potential of LOFT for the study of accreting white dwarfs. For a summary, we refer to the paper.

研究动机与目标

• 通过高时间分辨率X射线观测研究磁性和非磁性系统的物质吸积物理机制。
• 通过监测硬X射线发射的启动和光谱变异性，探究新星爆发期间质量抛射的机制。
• 通过时间分辨X射线光谱解析矮新星爆发行为的多样性，并探测吸积盘-喷流启动的物理条件。
• 通过与光学、红外和射电设施的多波段协调观测，检验吸积系统中吸积盘-喷流关联的普适性。
• 表征白矮星双星中尚不明确的硬X射线尾，其对诊断吸积流和喷射过程至关重要。

提出的方法

• 利用LOFT的大型面积探测器（LAD），在2–30 keV能量范围内实现8.5 m²有效面积，开展高吞吐量X射线测光与光谱观测。
• 对10个磁性和10个非磁性白矮星双星样本进行相位分辨光谱观测，以检测低振幅、快速的非周期性和周期性变异性。
• 每年监测约三个新星，以探测硬X射线发射的启动，并追踪爆发期间的光谱演化。
• 每年对约三个矮新星实施时间分辨光谱和快速测光，研究硬X射线波段中的非周期性变异性与光谱演化。
• 利用LOFT星载警报系统触发地面光学、红外和射电设施的快速后续观测。
• 与未来巡天项目（如eROSITA、Gaia、LSST、SKA）及大型地面设施（如E-ELT、4MOST、LAMOST、WEAVE）协调，获取多波段背景信息并进行目标选择。

实验结果

研究问题

• RQ1 物质如何吸积到白矮星上？其在硬X射线变异性与光谱中的吸积流特征是什么？
• RQ2 新星爆发期间硬X射线发射的触发与能量来源是什么？其光谱与时间演化特性如何？
• RQ3 矮新星爆发行为多样性的成因是什么？这些系统中吸积盘-喷流启动的物理条件是什么？
• RQ4 近期射电探测是否支持低质量X射线双星与激变变星中存在普遍的吸积盘-喷流关联？
• RQ5 在暂现爆发期间，X射线与射电光度如何相关？这对喷流形成机制有何启示？

主要发现

• LOFT将首次在磁性和非磁性白矮星双星中探测到低振幅、快速的非周期性和周期性硬X射线变异性。
• LOFT将以前所未有的时间与光谱分辨率表征新星爆发期间硬X射线发射的光谱演化。
• LOFT将首次提供矮新星中硬X射线发射的详细时间分辨光谱，揭示非周期性变异性与吸积动力学。
• 该任务将实现对吸积白矮星系统中硬X射线尾的探测，其为诊断吸积与喷射过程的关键指标。
• LOFT与未来巡天（如eROSITA、Gaia、LSST）的协同将识别并表征约10,000个新的白矮星双星候选体。
• 与SKA等射电设施的多波段协调将检验吸积系统中吸积盘-喷流关联的普适性，尤其在高吸积率非磁性CV中。