[论文解读] Multi-wavelength observations of Galactic hard X-ray sources discovered by INTEGRAL. II. The environment of the companion star

Farid Rahoui, S. Chaty+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2008

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本研究利用VLT/VISIR的中红外（MIR）测光数据和多波段谱能密度（SED）拟合，调查了INTEGRAL发现的12个银河系硬X射线源的原行星环境。仅在IGR J16318-4848、IGR J16358-4726以及可能的IGR J16195-4945中检测到MIR超量，归因于具有赤道盘的sgB[e]恒星；而大多数源尽管具有高内在消光，却未表现出显著的MIR超量，表明即使在遮蔽系统中，恒星风的尘埃贡献也极小。

ABSTRACT

Context: The INTEGRAL mission has led to the discovery of a new type of supergiant X-ray binaries (SGXBs), whose physical properties differ from those of previously known SGXBs. Those sources are in the course of being unveiled by means of multi-wavelength X-rays, optical, near- and mid-infrared observations, and two classes are appearing. The first class consists of obscured persistent SGXBs and the second is populated by the so-called supergiant fast X-ray transients (SFXTs). Aims: We report here mid-infrared (MIR) observations of the companion stars of twelve SGXBs from these two classes in order to assess the contribution of the star and the material enshrouding the system to the total emission.} Methods: We used data from observations we carried out at ESO/VLT with VISIR, as well as archival and published data, to perform broad-band spectral energy distributions of the companion stars and fitted them with a combination of two black bodies representing the star and a MIR excess due to the absorbing material enshrouding the star, if there was any. Results: We detect a MIR excess in the emission of IGR J16318-4848, IGR J16358-4726, and perhaps IGR J16195-4945. The other sources do not exhibit any MIR excess even when the intrinsic absorption is very high. (abridged)

研究动机与目标

• 评估INTEGRAL发现的超巨星X射线双星（SGXBs）的宽波段辐射中，原行星物质的贡献，特别是中红外（MIR）波段。
• 确定这些系统中观测到的高内在消光是否与恒星风或原行星环境中的尘埃产生有关。
• 研究致密天体的存在是否改变了超巨星伴星的风结构或尘埃形成，相较于孤立恒星。
• 基于光学至MIR特性，区分遮蔽的持续型SGXBs与超巨星快变X射线暂现源（SFXTs）。

提出的方法

• 对12个INTEGRAL HMXB候选源（具有确认或可能的超巨星伴星）使用VLT/VISIR进行中红外测光。
• 将VLT/MIR数据与档案及已发表的光学、近红外和MIR数据（USNO、2MASS、GLIMPSE）结合，构建全波段谱能密度（SED）。
• 采用双组分黑体模型拟合SED：一个代表恒星光球，另一个代表由包覆尘埃或原行星物质引起的潜在MIR超量。
• 利用拟合参数推导出恒星成分的内在视觉消光（A_V）和温度，并评估MIR超量的显著性。
• 比较源的光学与高能特性，以研究SFXTs与遮蔽SGXBs在光学至MIR波段的差异。
• 评估致密天体的光致电离对风密度的潜在影响，以及其在恒星风中造成吸收超量的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 INTEGRAL发现的SGXBs的原行星环境是否因尘埃而产生可探测的中红外超量发射？
• RQ2 这些系统中观测到的高内在消光是否主要由恒星风中的尘埃或其他物质引起？
• RQ3 能否通过光学至MIR SED特征区分SFXTs与遮蔽SGXBs？
• RQ4 由于致密天体的照射，HMXBs中超巨星伴星的风是否比孤立超巨星更致密或更具结构？
• RQ5 SFXT伴星的光学消光是否低于遮蔽SGXBs，这与它们的暂现X射线行为预期一致？

主要发现

• IGR J16318-4848、IGR J16358-4726以及可能的IGR J16195-4945表现出中红外超量，这最可能由其sgB[e]性质及能产生尘埃的赤道盘所解释。
• 在12个源中的大多数中未检测到显著的MIR超量，表明这些系统中超巨星风并未产生大量尘埃，即使在高内在消光条件下亦如此。
• 从SED拟合得出的观测视觉消光（A_V）与大多数源的高内在消光一致，但A_V与MIR超量之间未发现相关性，表明尘埃并非主要消光体。
• IGR J16318-4848的风速测量值约为~410 km s⁻¹，显著低于典型O/B超巨星（~1000–2000 km s⁻¹），表明致密天体可能已改变其风结构。
• 表现出SFXT行为的源（如IGR J16465-4945、IGR J17391-3021、IGR J17544-2619）的光学消光低于其他源，支持其暂现性与风遮蔽变化相关的假设。
• 本研究提出，致密天体的光致电离可能增强伴星附近的风密度，可能解释部分系统中观测到的吸收超量，尽管此结论尚待证实。