[论文解读] Revision of distance to SS433

A. A. Panferov|arXiv (Cornell University)|Jan 28, 2010

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 3

一句话总结

该论文通过将时域射电喷流图像应用于运动学模型，将SS 433的距离从广泛接受的5.5 kpc修订为4.3 kpc。该模型使用0.205c的喷流速度比经典的0.258c更好地拟合喷流结的运动，且射电喷流与光学喷流之间在进动相位上的差异表明喷流具有双组分结构，包含高速核心和低速包层。

ABSTRACT

Critical analysis shows that all estimates of the velocity of the radio jets of SS433 and the distance to the object based on the relativistic effect of light travel time are not accurate enough to be conclusive. From our elaboration of kinematics of knots in the radio jets in a sequence of images, a kinematic model of the radio jets with a velocity of 0.20c is a little better than one with the canonical velocity 0.26c observed actually in the optical and X-ray jets of SS433. Consequently the distance to SS433 should be lowered to 4.3 kpc. Besides this difference in velocity, the shift of the radio jets in the precession phase reveals itself in non-transient fashion, whereas it is not observed in the optical jets. In light of these differences, the jets must have two-component structure: with on-axis channel - optical jets, and low velocity shell - radio jets.

研究动机与目标

• 利用时域射电喷流图像和运动学建模重新评估SS 433的距离。
• 评估Blundell & Bowler (2004)基于光传播时间效应推导出的5.5 kpc经典距离的有效性。
• 研究射电喷流与光学喷流运动学之间的不一致性，特别是进动相位和速度方面的差异。
• 确定射电喷流是否表现出加速度或结构复杂性，这些特征与简单的单组分模型不一致。
• 提出双组分喷流模型，以调和射电喷流与光学喷流观测之间的差异。

提出的方法

• 应用具有固定星历参数的进动喷流运动学模型：进动角χ = 98.2°，倾角i = 78.81°，圆锥半角θ₀ = 19.75°，进动周期P₀ = 162.250 d，轨道周期Pb = 13.08211 d。
• 使用光传播效应公式μ = (vτ / (1 + vr/c)) / D，将观测到的自行μ与喷流速度vj和距离D关联起来，考虑相对论投影效应。
• 通过最小二乘残差法，独立优化vj和D，将模型喷流轨迹拟合到Stirling et al. (2002)提供的射电图像中的离散结。
• 通过残差评估模型质量，测试结果对喷流加速度和相位偏移的敏感性。
• 比较使用vj = 0.205c（最佳拟合）和vj = 0.258c（经典值）的模型拟合效果，以确定哪种更符合观测到的结位置。
• 利用进动相位偏移分析射电与光学喷流之间的相位滞后，确认射电喷流始终领先约8天。

实验结果

研究问题

• RQ1 射电喷流结的运动学模型是否支持SS 433的距离不同于经典值5.5 kpc？
• RQ2 为何射电喷流结相对于运动学模型预测表现出约8天的系统性相位滞后，而光学谱线则无此现象？
• RQ3 观测到的结位置残差是否能通过低于经典值0.258c的喷流速度更好地解释？
• RQ4 射电与光学喷流在进动相位和速度上的差异对喷流结构有何启示？
• RQ5 观测到的与运动学模型的偏差是否更符合双组分喷流系统（高速核心 + 低速包层）而非简单加速度？

主要发现

• 最佳拟合运动学模型得到的喷流速度为0.205 ± 0.006c，距离为4.36 ± 0.12 kpc，显著低于经典的5.5 kpc。
• 使用vj = 0.205c的模型每结残差为6.93 mas，而使用经典值0.258c的模型每结残差为8.99 mas，表明拟合质量提高了30%。
• 光传播效应预测两模型之间每结残差差异为5.73 mas，与观测到的每结残差差异2.06 mas一致。
• 射电喷流在进动相位上始终比运动学模型预测领先约8天，而光学Hα线位移中未观察到此现象，表明存在根本性的运动学差异。
• 持续的相位滞后和速度差异表明，射电喷流并非单一组分流体，而是具有低速包层结构，与高速光学喷流核心明显不同。
• 数据中未检测到喷流加速度，但局部偏离模型的偏差很可能是由双组分喷流结构中高速核心与低速包层之间的相互作用所致。