[论文解读] On the triple nature of the X-ray source 4U2129+47 (= V1727 Cyg)

M. S. Bothwell, M. Pérez Torres+2 more|ArXiv.org|Apr 8, 2008

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 14被引用 3

一句话总结

该论文证实4U 2129+47（V1727 Cyg）是一个层次三合星系统，其中一颗晚期F型次巨星围绕一个包含脉冲星的致密内层双星运行。1996至1998年的光谱径向速度测量显示，存在约40 km s⁻¹的长期变化，强烈排除了视线方向偶然对齐的可能性，支持外轨道周期投影约为30天的三合星系统假说。

ABSTRACT

Context. In quiescence, the proposed optical counterpart to the neutron star low mass X-ray binary 4U 2129+47 (V1727 Cyg) shows a spectrum consistent with a late F-type subgiant and no radial velocity variations on the 5.24 hour binary period. This could imply that V1727 Cyg is a chance line of sight interloper. Radial velocity measurements, however, showed evidence for a longer term ~40 km/s shift, which suggested that 4U 2129+47 could be a hierarchical triple system, with the F-type star in a wide orbit about the inner low mass X-ray binary. Aims. In order to confirm the long-term radial velocity shift reported in Garcia et al. (1989) and its amplitude, we obtained spectroscopic observations of V1727 Cyg during 1996 and 1998 with the William Herschel Telescope using the ISIS spectrograph. Methods. We determined radial velocities from the ISIS spectra by means of the cross-correlation technique with a template spectrum. Results. The resulting radial velocities show variations with a maximum amplitude of ~40 km/s, confirming previous results and supporting the F-type star as being the third body in a hierarchical triple system. The odds that this star could be an interloper are ~3e-6

研究动机与目标

• 确认Garcia等人（1989年）先前报告的V1727 Cyg中约40 km s⁻¹的长期径向速度偏移，以检验层次三合星系统假说。
• 评估F型恒星为视线方向偶然背景星而非物理绑定的第三颗星体的概率。
• 确定观测到的径向速度变化是否与约30天的外轨道周期一致，如三合星系统模型所预测。
• 改进对外层轨道轨道参数的约束，评估系统的动力学稳定性和演化历史。

提出的方法

• 使用威廉·赫歇尔望远镜上的ISIS光谱仪，在1996年和1998年对V1727 Cyg进行了光谱观测。
• 通过将观测光谱与F7-IV型恒星标准光谱进行互相关，测量径向速度。
• 使用互相关函数（FXCOR），误差估计基于相关系数及比较星速度的离散度。
• 波长定标使用夜间天空发射线完成，平均偏移为-0.4 km s⁻¹，与零值在误差范围内一致。
• 数据覆盖约30天，每周观测一次，以检测与30天轨道周期一致的长期径向速度变化。
• 统计分析将观测到的速度变化与三合星系统中预期的频率和振幅进行比较，利用Duquennoy与Mayor（1991年）样本估算误报概率。

实验结果

研究问题

• RQ1 V1727 Cyg中约40 km s⁻¹的长期径向速度偏移是第三颗星体的真实轨道信号，还是测量误差或误对齐的产物？
• RQ2 F型次巨星为视线方向偶然背景星而非层次三合星系统中物理绑定成分的概率是多少？
• RQ3 观测到的径向速度变化能否用约30天的外轨道周期解释，与X射线启停周期调制一致？
• RQ4 径向速度振幅和相位行为是否支持Garcia等人（1989年）提出的三合星系统模型，尤其结合新的X射线定时数据？
• RQ5 径向速度测量对轨道参数和外轨道质量函数施加了哪些约束？

主要发现

• V1727 Cyg的径向速度变化最大振幅约为40 km s⁻¹，证实了Garcia等人（1989年）报告的长期偏移。
• 观测到的径向速度变化显著性达到7至10σ，表明该信号的真实性具有高度置信度。
• 基于具有类似径向速度变化的F7型恒星频率，F型恒星为视线方向偶然背景星的概率降至约3×10⁻⁶。
• 径向速度数据与约30天的外轨道周期一致，支持层次三合星系统模型。
• 结果与最近XMM-Newton观测结果一致，后者显示中等食相位时间延迟约200秒，可由内层双星绕三合星系统质心运动解释。
• 光谱学、X射线定时和统计分析的综合证据强烈支持4U 2129+47为层次三合星系统，其中包含一颗脉冲星的紧密双星和一颗F型次巨星的宽轨道。