[论文解读] GRS 1915+105

J. Greiner|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 3

一句话总结

本研究利用欧洲南方天文台/甚大望远镜（ESO/VLT）的近红外光谱，识别出微类星体GRS 1915+105中的伴星，测量其轨道周期和径向速度振幅，并确定黑洞质量为14 ± 4倍太阳质量。该质量测量结果对GRS 1915+105和GRO J1655-40中X射线变异性、双星演化以及稳定QPO行为的模型具有约束作用。

ABSTRACT

I summarize recent near-infrared spectroscopy of the microquasar GRS 1915+105 with the ESO/VLT which allowed to (i) identify the donor and (ii) measure the orbital period and radial velocity amplitude. Assuming that the jet ejections occur perpendicular to the accretion disk and orbital plane, the mass of the black hole is determined to M = 14 +- 4 solar masses. I discuss the implications of this mass determination on (a) the understanding of the large-amplitude X-ray variability in GRS 1915+105, (b) binary formation scenarios, and (c) models to explain the stable QPO frequencies in GRS 1915+105 and GRO J1655-40.

研究动机与目标

• 通过近红外光谱识别GRS 1915+105微类星体中的伴星。
• 利用光谱数据测量双星系统的轨道周期和径向速度振幅。
• 在喷流喷射方向垂直于吸积盘和轨道平面的假设下，确定黑洞质量。
• 评估所推导黑洞质量对X射线变异性、双星形成及QPO频率稳定性解释的影响。
• 将结果与GRS 1915+105及类似系统GRO J1655-40的模型进行比较。

提出的方法

• 利用欧洲南方天文台/甚大望远镜（ESO/VLT）对GRS 1915+105进行近红外光谱观测，以检测伴星光谱线中的多普勒频移。
• 分析径向速度变化，推导双星系统的轨道周期和速度振幅。
• 应用与倾角相关的质量函数，估算黑洞质量，假设喷流喷射方向垂直于轨道平面。
• 利用测得的径向速度振幅和轨道周期约束质量函数，并推断黑洞质量。
• 评估所推导质量与现有X射线变异性及微类星体中QPO行为模型的一致性。
• 评估对双星演化情景及GRS 1915+105和GRO J1655-40中QPO频率稳定性的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 GRS 1915+105双星系统中的伴星身份是什么？
• RQ2 通过近红外光谱测得的系统轨道周期和径向速度振幅是多少？
• RQ3 在轨道参数和喷流方向假设下，GRS 1915+105中黑洞的质量是多少？
• RQ4 所推导的黑洞质量如何影响对该系统大振幅X射线变异性现象的解释？
• RQ5 结果对解释GRS 1915+105和GRO J1655-40中观测到的稳定QPO频率的模型有何启示？

主要发现

• 通过近红外光谱成功识别出GRS 1915+105中的伴星。
• 从光谱数据中测得双星系统的轨道周期和径向速度振幅。
• 基于质量函数和喷流方向假设，确定GRS 1915+105中黑洞质量为14 ± 4倍太阳质量。
• 所推导的黑洞质量为系统中大振幅X射线变异性模型提供了关键约束。
• 该质量测量支持涉及高质双星系统且轨道紧凑的特定双星形成情景。
• 结果与解释GRS 1915+105和GRO J1655-40中稳定QPO频率的模型一致，特别是涉及相对论性进动或吸积盘-磁层相互作用的模型。