[论文解读] High energy X-ray emission from recurrent novae in quiescence: T CrB

G. J. M. Luna, J. L. Sokoloski+1 more|ArXiv.org|Nov 5, 2007

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 5

一句话总结

本研究利用Suzaku观测，首次在休眠期的再发新星T CrB中探测到硬X射线发射（最高达~68 keV）。该发射最好由包含强Fe Kα线和随机闪烁的冷却流等离子体模型拟合，表明物质通过白矮星周围的光学薄边界层吸积，由此推断的吸积速率为~4.2 × 10⁻⁹ M⊙ yr⁻¹，解决了‘缺失边界层问题’。

ABSTRACT

We present Suzaku X-ray observations of the recurrent nova T CrB in quiescence. T CrB is the first recurrent nova to be detected in the hard-X-ray band (E ~ 40.0 keV) during quiescence. The X-ray spectrum is consistent with cooling-flow emission emanating from an optically thin region in the boundary layer of an accretion disk around the white dwarf. The detection of strong stochastic flux variations in the light curve supports the interpretation of the hard X-ray emission as emanating from a boundary layer.

研究动机与目标

• 研究具有爆发历史的再发新星T CrB在休眠期的高能X射线发射特性。
• 解决‘缺失边界层问题’——即观测到的低X射线光度与短周期重复所需的高吸积率之间的差异。
• 通过光谱和时域分析，确定硬X射线发射是否源自白矮星吸积盘边界层。
• 通过多组分吸收与发射模型，约束发射区域的吸积速率和几何结构。

提出的方法

• 2006年9月6日对T CrB进行了46 ks的Suzaku X射线观测，使用XIS（X射线成像光谱仪）和HXD（硬X射线探测器）。
• 使用标准HEASOFT 6.2处理流程对数据进行处理，从所有探测器中提取背景扣除后的光谱和光 light curves。
• 采用多温度冷却流等离子体模型（mkcflow）对X射线光谱进行拟合，包括具有全覆盖和部分覆盖组分的复杂吸收。
• 引入高斯发射线以模拟6.5 keV区域的荧光发射特征，包括Fe Kα、Fe XXV和Fe XXVI。
• 对光曲线分别采用8 s和360 s的时间 bins 进行分析，以检测随机波动并进行功率谱分析。
• 采用Lomb-Scargle分析检验是否存在周期性或准周期性振荡，特别关注~100分钟的特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 在休眠期从T CrB探测到的硬X射线发射（最高达~68 keV）的起源是什么？
• RQ2 观测到的X射线光谱是否能通过吸积盘边界层中的冷却流等离子体模型来解释？
• RQ3 观测到的随机波动是否表明来自白矮星附近内吸积区的发射？
• RQ4 推断的白矮星吸积速率是多少？该速率是否能解决观测到的休眠期X射线光度与短周期重复之间的矛盾？
• RQ5 强Fe Kα发射线（等效宽度~185 eV）的物理起源是什么？它对周围物质或反射过程有何含义？

主要发现

• T CrB是首个在休眠期被探测到硬X射线波段（E ~ 40 keV）的再发新星，其发射能量延伸至~68.3 keV。
• X射线光谱最佳拟合为冷却流等离子体模型，最大温度为kT = 57.4⁺⁶⁸.³⁻⁴⁸.⁰ keV，最小温度达到模型极限（0.0808 keV）。
• 光谱模型需要复杂吸收：全覆盖NH = 17.8⁺¹.⁴⁻².⁶ × 10²² cm⁻²，部分覆盖NH = 35.6⁺⁹.⁹⁻³.³ × 10²² cm⁻²，覆盖分数为0.68⁺⁰.⁰⁶⁻⁰.⁰⁴。
• Fe Kα线的等效宽度为185⁺²⁻² eV，与致密中性物质或白矮星表面反射一致。
• 在XIS光曲线中检测到随机通量波动，其分数振幅为泊松噪声水平的3.75倍，表明存在分钟量级的时间尺度波动。
• 尽管光曲线中存在约100分钟调制的视觉迹象，但在XIS或HXD光曲线中未发现具有统计显著性的周期性振荡。