[论文解读] The quiescence optical light curve of Nova Scorpii 1994 (=GRO J1655-40)

F. van der Hooft, M. H. M. Heemskerk+2 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|Sep 16, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用 9

一句话总结

本研究在宁静期对新星天蝎座1994年（GRO J1655-40）进行了广泛的V、R和i波段测光观测，通过使用充满洛希瓣的次星和具有径向温度分布的平坦吸积盘来建模光学光变曲线。分析将双星轨道倾角限制在63.7–70.7°之间，次星质量限制在1.60–3.10 M☉之间，由此得出的黑洞质量估计为6.29–7.60 M☉，与恒星演化模型一致。

ABSTRACT

We report on extensive V, R, and i band photometry of the black-hole candidate Nova Sco 1994 (GRO J1655-40) obtained during March 1996, when the source was close to its quiescent pre-outburst optical brightness (V=17.3). From our observations and data taken from the literature we derive a refined ephemeris for inferior conjunction of the secondary star: HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) x N. We have modeled the V, R, and i band light curves in terms of a Roche lobe filling secondary and an accretion disk around the compact star, the latter described as a flat cylinder with a radial temperature distribution. From the shape of the light curve we constrain the binary inclination and mass of the secondary star to lie in the ranges 63.7-70.7 degrees and 1.60-3.10 Solar masses, respectively. This limits the mass of the black-hole to the range 6.29-7.60 Solar Masses. The mass range we obtained for the secondary star is supported by the results of stellar evolution calculations.

研究动机与目标

• 在宁静期确定新星天蝎座1994年的精确轨道 ephemeris。
• 利用充满洛希瓣的次星和平坦吸积盘对光学光变曲线进行建模。
• 通过光变曲线形状约束双星倾角、次星质量和黑洞质量。
• 检验所得参数与恒星演化模型的一致性。

提出的方法

• 在1996年3月获取了接近爆发前宁静期亮度的GRO J1655-40的多波段（V、R、i）测光数据。
• 构建了一个假设次星充满洛希瓣且吸积盘为平坦、具有径向温度依赖性的光变曲线模型。
• 采用吸积盘的径向温度分布以模拟不同轨道相位下的通量贡献。
• 将模型拟合至观测光变曲线，以推导倾角和质量比的约束。
• 结合文献数据与新观测结果，进一步优化轨道 ephemeris：HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) × N。
• 应用恒星演化计算以验证所得次星质量范围的合理性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在宁静期，GRO J1655-40中次星下合的精化轨道 ephemeris 是什么？
• RQ2 V、R 和 i 波段光变曲线的形状如何约束双星倾角和次星质量？
• RQ3 基于光变曲线建模，GRO J1655-40中黑洞的隐含质量范围是多少？
• RQ4 所得的次星质量和倾角值是否与恒星演化模型的预测一致？

主要发现

• 次星下合的精化轨道 ephemeris 为 HJD 2449838.4198(52) + 2.62168(14) × N。
• 基于光变曲线形态，双星倾角被约束在63.7–70.7度之间。
• 次星质量估计为1.60–3.10个太阳质量，与恒星演化模型一致。
• 黑洞质量被约束在6.29–7.60个太阳质量之间，基于倾角和次星质量的限制。
• 光变曲线形态最能用充满洛希瓣的次星和具有径向温度依赖性的平坦吸积盘来解释。
• 模型结果支持GRO J1655-40为黑洞系统，并对其基本参数提供了紧密约束。