[论文解读] Rapid X-ray variability of the superluminal source GRS1915+105

B. Paul, P. C. Agrawal+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 4

一句话总结

本研究利用印度地球资源卫星-3（IRS-P3）上的印度X射线天文实验（IXAE），对超光速源GRS 1915+105进行了快速X射线变异性观测。在0.1–10秒 timescales 上检测到强烈的随机强度变化，并在0.62–0.82 Hz频率范围内发现准周期振荡（QPOs），其均方根（rms）分数为9%，支持GRS 1915+105为黑洞双星系统的假设，与其它黑洞候选体的行为一致。

ABSTRACT

The superluminal X-ray transient source GRS 1915+105 was observed during July 20-29, 1996 with the Indian X-ray Astronomy Experiment (IXAE) on the Indian satellite IRS-P3 launched on March 21, 1996 from Shriharikota Range in India. During our observations covering the energy band 2-18 keV, we have seen strong erratic intensity variations on time scale of 0.1s - 10s. Quasi Periodic Oscillations (QPOs) in a frequency range of 0.62 to 0.82 Hz were detected with a rms fraction of about 9%. The rapid X-ray intensity variations in GRS1915+105 are similar to those observed in some other black hole binaries and thus provide further support for the hypothesis that this source is likely to be a black hole. We discuss the possible emission region and mechanism of the observed quasi-periodic oscillations. Comparing the observed QPOs with the ones observed in other neutron star and black-hole systems, we argue that GRS1915+105 is possibly a black-hole.

研究动机与目标

• 利用在轨观测研究超光速源GRS 1915+105中的快速X射线变异性。
• 确定X射线光 light curve 中准周期振荡（QPOs）的存在及其特征。
• 评估观测到的变异性对GRS 1915+105本质的影响，特别是其是否包含黑洞。
• 将GRS 1915+105的QPO特性与其它中子星和黑洞系统中的QPO特性进行比较，以推断其致密天体身份。

提出的方法

• 观测使用了1996年7月20日至29日期间搭载在IRS-P3卫星上的印度X射线天文实验（IXAE）进行。
• 分析的能量范围为2–18 keV，覆盖了该源的主要X射线发射范围。
• 通过计算功率密度谱，检测并表征X射线光 light curve 中的准周期振荡（QPOs）。
• 计算QPOs的均方根（rms）分数，以评估其显著性和振幅。
• 将观测到的QPO频率和振幅与其它黑洞和中子星系统中的数据进行比较，以推断源的类型。

实验结果

研究问题

• RQ1 GRS 1915+105中的X射线强度变异性具有何种性质和时间尺度？
• RQ2 GRS 1915+105的X射线光 light curve 中是否存在准周期振荡（QPOs）？若存在，其频率和振幅是多少？
• RQ3 GRS 1915+105的观测QPO特性与其他已知黑洞和中子星双星系统的QPO特性相比如何？
• RQ4 观测到的X射线变异性特征对GRS 1915+105中致密天体的本质有何启示？

主要发现

• 在0.1秒至10秒的时间尺度上，观测到强烈的随机X射线强度变化。
• 在0.62至0.82 Hz的频率范围内检测到准周期振荡（QPOs）。
• QPOs表现出约9%的均方根（rms）分数振幅。
• 观测到的X射线变异性模式与其他已确认的黑洞双星系统的模式一致。
• QPO特性与已知黑洞系统的相似性支持GRS 1915+105为黑洞双星系统的假设。