[论文解读] The photometric and spectral investigation of CI Camelopardalis, an X-ray transient and B[e] star

E. A. Barsukova, N. V. Borisov+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2002

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 12被引用 5

一句话总结

本研究对猎犬座RZ星（CI Camelopardalis）在1998年至2001年宁静期期间的光度与光谱特性进行了联合分析。该天体为X射线暂现源与B[e]型恒星。研究识别出一个周期为1100±50天的光度循环变化，可能源于大质量伴星的轨道调制；并揭示了发射线行为的显著差异，表明其周围气体与尘埃包层具有明显的分层结构。射电建模表明存在一个喷流，其空间速度为0.23–0.26c，倾角为35–40°，喷射角为7–10°。

ABSTRACT

We combined the results of UBVR photometry of CI Cam taken at Sternberg Astronomical Institute in 1998--2001, and moderate resolution spectroscopy taken at Special Astrophysical Observatory during the same time period. Photometry as well as fluxes of Balmer emissions and of some Fe II emission lines of CI Cam in quiet state reveal a cyclic variation with the period of $1100\pm50^d$. The variation like this may be due to an orbital motion in a wide pair with a giant star companion that exhibits the reflection effect on its side faced to a compact companion. The V-band photometry also confirms the pre-outburst 11.7 day period found by Miroshnichenko earlier, but with a lower amplitude of 3 per cent. The possibility of identity of this photometric period with the period of jet's rotation in the VLA radio map of the object CI Cam was investigated. The radio map modelling reveals the inclination of the jet rotation axis to the line of sight, $i = 35-40^o$, the angle between the rotation axis and the direction of ejection of the jet, $θ= 7-10^o$, and jet's spatial velocity of 0.23--0.26c. Equivalent widths and fluxes of various spectral lines show different amplitudes of changes during the outburst, and essentially distinct behaviour in quiescence. Five types of such behaviour were revealed, that indicates the strong stratification of a gas and dust envelope round the system . The time lag of strengthening of 50--250$^d$ in the forbidden line of nitrogen [N II] was found relatively to the X-ray outburst maximum.

研究动机与目标

• 研究CI Camelopardalis在1998年X射线爆发后进入宁静期期间的长期光度与光谱变异性。
• 确定1100天光度周期的成因，并评估其与宽距双星系统中大质量伴星轨道运动的一致性。
• 分析宁静期与爆发期发射线的行为，以推断周围包层的结构与分层特性。
• 基于VLA观测数据对射电喷流形态进行建模，以约束喷流的运动学与几何参数。
• 对比爆发期与宁静期的光谱，理解发射线强度与等值宽度的演化规律。

提出的方法

• 在1998至2001年间，于施密特天体物理研究所开展$UBVR$光度观测，以监测长期亮度变化。
• 利用特殊天文观测站的6米与1米望远镜进行中等分辨率光谱观测，测量发射线的流量与等值宽度。
• 对光度与光谱数据进行定标，以实现宁静期与爆发期状态的直接比较。
• 分析X射线爆发最大时刻与发射线增强（特别是[N II] 5754.64 Å）之间的时延。
• 基于运动学与几何假设，对VLA射电图中的喷流系统进行建模，以推导喷流速度、倾角与喷射角。
• 根据振幅与相位响应对爆发的反应，将发射线行为划分为五类不同类型。

实验结果

研究问题

• RQ1 CI Camelopardalis中1100±50天的光度周期由何引起？其是否与大质量伴星的轨道调制一致？
• RQ2 在宁静期，巴尔默线与Fe II线的等值宽度与流量如何变化？这些变化揭示了周围空间环境的何种信息？
• RQ3 X射线爆发最大时刻与[N II] 5754.64 Å发射峰之间的时间延迟是多少？该延迟对发射气体位置有何暗示？
• RQ4 能否通过VLA图中观测到的射电喷流结构建模，以推断其空间速度、倾角与喷射角？
• RQ5 在爆发期与宁静期，不同发射线（如He II、Fe II、[N II]）的行为有何差异？这些差异揭示了周围包层的何种分层特性？

主要发现

• 在$V$-波段检测到1100±50天的光度周期，可能源于宽距双星系统中大质量恒星伴星的反射效应。
• 此前报道的11.7天光度周期得到确认，但振幅降低至3%，可能与喷流旋转有关，但尚无确凿关联。
• [N II] 5754.64 Å线相对于X射线爆发最大时刻表现出50–250天的时间延迟，表明发射区域位于较远距离且运动缓慢。
• 射电喷流建模得出空间速度为0.23–0.26c，倾角为35–40°，喷射角为7–10°，与锥形、螺旋状喷流结构一致。
• 在宁静期识别出五类不同的发射线行为，表明周围气体与尘埃包层具有显著的垂直分层结构。
• 在1998年爆发期间，He II 4686 Å发射线显著增强，其等值宽度相比宁静期提高了132.82倍。