[论文解读] Multifrequency observations of XTE J0421+560/CI Cam in outburst

F. Frontera, M. Orlandini+10 more|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究结合贝皮索克斯（BeppoSAX）的X射线数据与特拉莫-诺尔马莱望远镜（Teramo-Normale Telescope）的光学数据，对暂现X射线源XTE J0421+560/CI Cam在爆发期间进行了多频段观测。结果揭示了各能量波段中发射的延迟峰值——X射线最先，随后是光学，最后是射电——并显示出能量依赖的衰减速率。第二次观测中检测到能量低于2 keV的软X射线成分，可能与相对论喷流有关，而硬X射线成分则可能源于包周物质或致密天体过程。

ABSTRACT

We report on two X-ray observations of the transient source XTE J0421+560 performed by BeppoSAX, and on a series of observations performed by the 0.7m Teramo-Normale Telescope. Outburst peak occurrence time and duration depend on photon energy: the outburst peak is achieved first in the X-ray band, then in the optical and finally in the radio. An exponential decay law fits well the X-ray data except in the TOO2 0.5-1.0 keV band, where erratic time variability is detected. During TOO1 the e-folding time scale decreases with energy up to ~ 20 keV, when it achieves a saturation; during TOO2 it decreases up to ~ 2 keV and then increases. This change is correlated with a spectral change, characterized by the onset of a soft (< 2 keV) component in TOO2 (Orr et al. 1998). This component might originate from the relativistic jets, while the hard component is more likely associated to processes occurring in the circumstellar matter and/or near the compact object. Optical observations show that the object appears intrinsically red even during the outburst. The nature of the compact object is discussed.

研究动机与目标

• 表征XTE J0421+560/CI Cam在X射线爆发期间在X射线、光学和射电波段的多频段行为。
• 确定爆发峰值在不同能量波段中的时间演化，并识别任何光谱变化。
• 研究第二次观测（TOO2）中检测到的软X射线成分（<2 keV）的起源及其对辐射机制的启示。
• 通过爆发行为的光谱与时间分析，约束致密天体的本质。

提出的方法

• 利用贝皮索克斯（BeppoSAX）卫星进行两次X射线观测，能量范围为0.5–1.0 keV至20 keV。
• 在爆发期间，使用0.7米特拉莫-诺尔马莱望远镜同步进行光学监测。
• 分析X射线、光学和射电波段的光变曲线，以确定各波段的峰值流量时间。
• 将X射线光变曲线拟合为指数衰减律，以提取作为能量函数的e-折时间常数。
• 检查光谱演化，特别是第二次观测（TOO2）中低于2 keV的软X射线成分的出现。
• 将光谱变化与时间行为相关联，以推断辐射机制，区分喷流相关过程与致密天体/包周物质过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同频段（X射线、光学、射电）的爆发峰值在时间序列上如何排列？
• RQ2 X射线衰减速率如何随光子能量变化？偏离简单指数衰减的原因是什么？
• RQ3 第二次观测（TOO2）中检测到的软X射线成分（<2 keV）的起源是什么？其与硬X射线成分的关系如何？
• RQ4 爆发期间的光谱演化如何揭示XTE J0421+560/CI Cam中致密天体的本质？
• RQ5 爆发期间源的本征光学颜色是什么？这对其辐射环境有何启示？

主要发现

• 爆发峰值首先出现在X射线波段，随后是光学波段，最后是射电波段，表明各能量波段存在延迟响应。
• X射线光变曲线整体良好地拟合指数衰减律，但第一次观测（TOO1）中0.5–1.0 keV波段表现出不规则的时间变异性。
• 在TOO1中，e-折时间常数随能量增加而减小，直至约20 keV时趋于饱和，表明存在能量依赖的衰减动力学。
• 在TOO2中，e-折时间常数随能量增加至约2 keV时减小，随后增加，与低于2 keV的软X射线成分的出现相关。
• TOO2中的软X射线成分被解释为起源于相对论喷流，而硬X射线成分可能与包周环境或致密天体附近的物理过程有关。
• 光学观测表明，爆发期间源保持本征红色，暗示存在显著消光或固有颜色特征。