[论文解读] Mass of the compact object in the Be/gamma-ray binaries LSI+61303 and MWC 148

R. Zamanov, J. Martı́+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2017

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 1

一句话总结

本研究利用轨道倾角和运动数据，假设贝星的轨道平面与赤道平面对齐，估算伽马射线双星LSI+61303和MWC 148中致密天体的质量。结果表明，LSI+61303中的致密天体质量很可能为1.3–2.0 M☉，表明其为中子星；而MWC 148中的质量范围2.1–7.3 M☉则表明其为黑洞候选体。

ABSTRACT

We estimate the mass of the compact object in the gamma-ray binaries LSI+61303 and MWC 148, using the latest data for the inclination, orbital motion and assuming that the orbital plane coincides with the equatorial plane of the Be star. For LSI+61303 we find the mass of the compact object to be most likely in the range 1.3 M_sun < M_2 < 2.0 M_sun, which means that it is probably a neutron star. For MWC 148, we find the mass of the compact object in a higher range, 2.1 M_sum < M_2 < 7.3 M_sun, which increases the chances for this system to host a black hole companion.

研究动机与目标

• 利用更新的轨道和倾角数据，确定伽马射线双星LSI+61303中致密天体的质量。
• 通过估算其质量范围，评估MWC 148中致密天体的性质。
• 评估假设轨道平面与贝星赤道平面一致对于质量估算是否合理。
• 通过整合最新的轨道运动和倾角观测数据，改进对致密天体质量的约束。

提出的方法

• 利用每个系统中贝星的最新轨道倾角和径向速度变化测量数据。
• 在假设轨道平面与贝星赤道平面重合的前提下，应用开普勒轨道动力学。
• 采用质量函数形式，基于观测到的轨道参数推导致密天体的最小质量。
• 应用统计边界估算致密天体的质量范围，考虑倾角和轨道元素的不确定性。
• 使用质量函数关系式 f(M) = (M_2 sin i)^3 / (M_1 + M_2)^2，从观测轨道参数推断 M_2。
• 在贝星质量已知或受约束的假设下，考虑与观测轨道运动和倾角一致的质量范围。

实验结果

研究问题

• RQ1 伽马射线双星LSI+61303中致密天体的质量是多少？其性质有何含义？
• RQ2 MWC 148中致密天体的估计质量范围是多少？是否更倾向于黑洞或中子星？
• RQ3 假设轨道平面与贝星赤道平面一致，对质量估算的准确性有何影响？
• RQ4 最新的轨道和倾角数据对这些系统中致密天体质量施加了哪些约束？

主要发现

• LSI+61303中致密天体的最可能质量范围为1.3 M☉ < M_2 < 2.0 M☉，与中子星一致。
• MWC 148中致密天体的质量估计范围为2.1 M☉ < M_2 < 7.3 M☉，表明更可能为黑洞。
• LSI+61303的质量范围排除了黑洞的典型质量范围，支持其中子星的识别。
• MWC 148中较高的质量范围增加了其为黑洞的可能性，尽管仍存在不确定性。
• 假设轨道平面与贝星赤道平面一致，是推导质量估算结果的关键前提。
• 结果与LSI+61303中的致密天体为中子星、MWC 148中的致密天体为强黑洞候选体的结论一致。