[论文解读] Hard fast X-ray transients as possible counterparts of unidentified MeV/TeV sources

V. Sguera|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2009

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用 7

一句话总结

该论文基于空间接近性和瞬变行为，提出硬快速X射线暂现源IGR J11215−5952和IGR J20188+3647很可能是未识别的MeV/TeV源EGR J1122−5946和AGL J2022+3622的对应体。论文建议，超巨星快X射线暂现源（SFXTs）可能构成一类新的银河系瞬变MeV/TeV辐射体，其驱动机制为团块状星风吸积和耀发期间磁塔驱动的粒子加速。

ABSTRACT

The two still unidentified MeV sources EGR J1122-5946 and AGL J2022+3622 are here tentatively associated with soft gamma-ray candidate counterparts detected through INTEGRAL/IBIS observations. On the basis of spatial proximity and/or similar transient behaviour, we propose the supergiant fast X-ray transient (SFXT) IGR J11215-5952 and the candidate SFXT IGR J20188+3647 as possible candidate counterparts of EGR J1122-5946 and AGL J2022+3622, respectively. Our findings possibly suggest that hard fast X-ray transients could represent a new class of galactic transient MeV/TeV emitters. Additional evidence for the existence of such new class is also provided by very recent AGILE and GLAST discoveries on the galactic plane of several unidentified transient MeV sources lasting only a few days.

研究动机与目标

• 识别尚未被识别的MeV/TeV源EGR J1122−5946和AGL J2022+3622的可能对应体。
• 研究硬快X射线暂现源（SFXTs）是否可能造成MeV–TeV能量范围内的瞬变高能辐射。
• 利用空间和时间相关性评估SFXTs与未识别的高能源之间物理关联的可能性。
• 探索SFXTs产生以小时为时标、短暂而强烈的MeV/TeV辐射的物理机制。

提出的方法

• 利用INTEGRAL/IBIS和AGILE数据，对未识别的MeV/TeV源误差圆与已知SFXTs进行空间交叉相关分析。
• 分析IBIS和ISGRI光 light curves，评估IGR J11215−5952和IGR J20188+3647的瞬变X射线行为。
• 考虑银道面源密度，评估SFXTs与未识别源之间随机重合的概率。
• 比较SFXTs与未识别源之间的X射线耀发持续时间和光度变化，以识别相似的瞬变行为。
• 利用涉及团块状星风吸积和磁塔驱动粒子加速的理论模型，解释潜在的高能辐射。
• 评估柱密度要求（≥10^23 cm⁻²）以实现SFXTs中有效强子相互作用和伽马射线产生的条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 IGR J11215−5952与未识别的MeV源EGR J1122−5946之间是否存在显著的空间与时间相关性？
• RQ2 基于观测数据，候选SFXT IGR J20188+3647是否可与瞬变MeV源AGL J2022+3622在物理上关联？
• RQ3 SFXTs中何种物理机制可在小时量级的时间尺度上产生瞬变MeV/TeV辐射？
• RQ4 考虑到银道面源密度，SFXTs与未识别的高能源之间观察到的关联有多大可能是偶然发生的？
• RQ5 SFXTs中观测到的X射线耀发是否具备产生可通过强子或轻子过程探测到的高能辐射的必要条件（如柱密度、磁场）？

主要发现

• IGR J11215−5952与EGR J1122−5946在空间上重合，随机重合概率估计为∼0.6%，支持其物理关联。
• IGR J20188+3647于2004年被IBIS以∼7σ的显著性检测到，位于AGILE J2022+3622的误差圆内，支持其作为对应体的候选身份。
• IGR J11215−5952的瞬变X射线行为（包括光度变化达∼10^4的短耀发）与EGR J1122−5946的短暂而强烈的辐射特征一致。
• EGR J1122−5946的EGRET误差圆内未检测到持续的软伽马射线辐射，表明辐射具有高度瞬变性，与SFXT耀发行为一致。
• 理论建模表明，SFXTs中的团块状星风吸积可通过质子-质子相互作用和磁塔驱动喷流产生瞬变MeV/TeV辐射。
• 研究结果支持SFXTs可能代表一类新的银河系瞬变MeV/TeV辐射体，其耀发辐射仅在罕见而强烈的吸积事件期间可被探测到。