[论文解读] Is the `disappearance' of low-frequency QPOs in the power spectra a general phenomenon for Disk-Jet symbiosis?

A. Nandi, D. Radhika+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 21, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用 3

一句话总结

本研究调查了黑洞双星在射电爆发期间X射线功率谱中低频准周期振荡（QPO）消失的现象，提出喷流喷射会破坏内区热冕（CENBOL），从而导致QPO停止并使光谱变软。利用RXTE/PCA对五个黑洞源的数据分析显示，爆发期间QPO完全消失、均方根（rms）降低以及光谱变软，支持磁化双组分流动（TCAF）模型，即磁场喷射使CENBOL区域被清空。

ABSTRACT

One of the best possible ways to look for disk-Jet symbiosis in galactic Black Holes is to study the correlation between X-ray and radio emissions. Beyond this study, is there any alternative way to trace the symbiosis? To answer, we investigated the X-ray features of few black hole candidates based on the archival data of PCA/RXTE. We found evidences of `disappearance' of QPOs in the power density spectra and subsequent spectral softening of the energy spectra during the radio flares (i.e., `transient' Jets). We delve deep into the nature of the accretion dynamics to understand the disk-Jet symbiosis.

研究动机与目标

• 确定在吸积盘-喷流共生黑洞系统中，射电爆发期间低频QPO消失是否为普遍现象。
• 调查QPO缺失是否与瞬态喷流喷射期间光谱变软及功率谱密度（PSD）均方根降低相关。
• 探索喷流形成与QPO抑制及吸积流动力学变化之间潜在的物理机制。
• 检验磁化-TCAF模型是否可作为喷流喷射期间观测到的时频行为的解释。
• 建立超越X射线-射电相关性的吸积盘-喷流共生的稳健观测特征。

提出的方法

• 分析了五个黑洞候选体（XTE J1859+226、XTE J1748-288、H 1743-322、GRO J1655-40及其他）在爆发期间的档案RXTE/PCA和HEXTE数据。
• 使用GHATS v1.0.1进行定时分析，提取功率谱密度（PDS）、时延相位和能量依赖的QPO特征。
• 在3–150 keV能量范围内，采用diskbb、powerlaw/highecut和phabs组分进行光谱拟合，以模拟热辐射与非热辐射。
• 追踪QPO频率、均方根、时延相位和光谱指数在射电爆发事件中的演化。
• 应用磁化-TCAF模型解释QPO消失和光谱变软背后的物理解释。
• 将X射线定时与光谱特征与射电爆发活动相关联，以识别瞬态喷流喷射阶段。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多个黑洞双星中，射电爆发期间低频QPO消失是否为一致特征？
• RQ2 QPO缺失是否与喷流喷射期间的光谱变软及功率谱密度（PSD）均方根降低同时发生？
• RQ3 磁化-TCAF模型能否解释瞬态喷流活动期间观测到的时频演化？
• RQ4 喷流形成与内吸积流（CENBOL）破坏及QPO抑制之间的物理机制是什么？
• RQ5 QPO重新出现的时间尺度与吸积流中CENBOL结构重建时间尺度有何关系？

主要发现

• 在XTE J1859+226中，F2–F5爆发期间（2–25 keV）QPO完全消失，伴随光谱变软，且未观测到软/硬能段时延。
• 在XTE J1748-288中，QPO在600 mJy射电爆发前24小时消失，总均方根下降，光谱变软（光谱指数变陡）。
• 在H 1743-322中，QPO在12.8 mJy bm⁻¹射电爆发（8.4 GHz）前46小时消失，光谱由硬态转变为软中间态，且无相位时延。
• 在GRO J1655-40中，QPO在射电爆发期间约6天内缺失，随后在6 mJy峰值前48小时重新出现14 Hz QPO，以软X射线通量主导，且无相位时延。
• 在所有源中，QPO缺失、总均方根降低、无相位时延及光谱变软均与射电爆发一致，表明存在普遍趋势。
• QPO在爆发后以B型重新出现，表明CENBOL结构已重建，重建时间尺度为数小时至数天不等。