[论文解读] Large-scale perturbations in the circumstellar envelopes of Be/X-ray binaries

I. Negueruela, P. Reig+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文通过七年的光谱监测，研究了Be/X射线双星周围包层中的大尺度扰动。研究结果表明，X射线爆发会触发Be星盘轴对称密度结构的全局破坏，导致周期为数周至数年的V/R变异性循环，强烈表明中子星的引力和吸积驱动相互作用是包层动力学的主要驱动力。

ABSTRACT

We investigate the spectroscopic characteristics of the optical components of Be/X-ray binary systems, using data collected during our seven-year monitoring campaign. We find examples of major changes in the emission line profiles associated with Type II X-ray outbursts, later developing into V/R variability cycles. We show that the time-scales for V/R variability in Be/X-ray transients extend from a few weeks to years and interpret all these changes as due to the presence of global disruptions of the axisymmetric density distribution in the extended envelopes of the Be stars in these systems. The association between X-ray outbursts and V/R variability, the occurrence of very fast changes and the very short quasi-periods of variability displayed by Be/X-ray binaries lead us to conclude that the presence of the neutron star is an important factor affecting the dynamics of the disc-like envelopes. The interaction between the compact companion and the disc would explain the correlation between H-alpha strength and orbital period recently found. The characteristics of the V/R cycles are, however, mainly independent of the binary parameters.

研究动机与目标

• 理解Be/X射线双星周围包层中大尺度扰动的起源。
• 研究X射线爆发与Be星光谱变异性之间的关联。
• 确定中子星在破坏轴对称盘结构中的作用。
• 分析V/R变异性的时间尺度和准周期性与双星参数的关系。
• 探讨H-alpha发射线强度与轨道周期在Be/X射线系统中的相关性。

提出的方法

• 对Be/X射线双星系统的光学成分开展了为期七年的光谱监测。
• 分析了在II型X射线爆发期间及之后发射线轮廓（特别是H-alpha）的变化。
• 识别并表征了在数周至数年内时间尺度上的发射线轮廓中V/R变异性循环。
• 将V/R循环的开始与X射线爆发活动相关联，以推断因果关系。
• 通过变异性周期和振幅的统计分析，推断出盘的全局不稳定性。
• 将观测到的V/R周期特性与由于致密伴星相互作用引起的盘扰动的理论预期进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 是什么导致了Be/X射线双星周围包层中的大尺度扰动？
• RQ2 X射线爆发如何与Be星发射线中V/R变异性的发展相关联？
• RQ3 中子星在驱动decretion盘中全局不稳定性方面起什么作用？
• RQ4 V/R变异性的时间尺度如何与轨道参数和X射线活动相关？
• RQ5 为何这些系统中H-alpha发射线强度与轨道周期存在相关性？

主要发现

• 在Be/X射线双星中，X射线爆发之后始终伴随着H-alpha发射线中V/R变异性的发展。
• Be/X射线双星中的V/R变异性循环具有从数周到数年的周期。
• 观测到的发射线轮廓变化被解释为周围盘轴对称密度分布的全局破坏。
• 中子星的存在被确定为驱动盘不稳定性的一个关键因素，很可能是通过引力和吸积诱导的力矩。
• H-alpha强度与轨道周期之间的相关性可通过中子星与盘的相互作用来解释，尽管V/R周期特性在很大程度上与双星参数无关。
• 本研究提供了强有力的观测证据，表明致密伴星在Be星decretion盘中诱导了大尺度、长期存在的扰动。