[论文解读] WRAY 977 (GX301-2): A HYPERGIANT WITH PULSAR COMPANION

L. Kaper, Hjglm Lamers+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 1995

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 12

一句话总结

该论文通过与ζ1 Sco的光谱比较，将Wray 977重新分类为B1 Ia+超巨星，修正其距离为5.3 kpc，并暗示其X射线光度约为10^37 erg/s，与来自致密、缓慢恒星风（v_infty = 400 km/s）的风吸积一致。对Wray 977的修正质量估计值≥48 M☉，将双星系统中黑洞形成的实证下限提高至≥50 M☉。

ABSTRACT

Wray 977, the B supergiant companion of the X-ray pulsar GX301-2, should be classified as B1~Ia+, based on a comparison of its optical spectrum to that of zeta1 Sco, a well-known B hypergiant and ONE OF THE BRIGHTEST STARS IN THE GALAXY. The classification of Wray 977 as a hypergiant results in a new distance determination of the binary system, i.e. 5.3 kpc (previously 1.8 +/- 0.4 kpc). The ``average'' X-ray luminosity of the pulsar is then ~10^37 erg/s, in good agreement with the predicted X-ray luminosity resulting from accretion of a dense, low-velocity (v_infty = 400 km/s) stellar wind. A mass-loss rate of <= 10^-5 M_sun/yr is estimated from the Halpha profile. A new upper limit for the inclination of the system is derived which provides a lower limit to the (present) mass of Wray 977 (48 M_sun). Regarding current binary evolution scenarios, the empirical lower mass limit for BLACK-HOLE formation in a binary increases to M_zams >= 50 M_sun.

研究动机与目标

• 重新评估Wray 977的光谱分类，以确定其真实光度级。
• 基于修正的光度级，重新评估GX301-2双星系统的距离。
• 基于新距离和吸积模型，重新计算脉冲星的X射线光度。
• 从Halpha轮廓估算Wray 977的质量流失率。
• 推导轨道倾角的上限，从而得出Wray 977的下限质量。
• 基于修正的质量估计，评估黑洞形成阈值在双星系统中的影响。

提出的方法

• 将Wray 977的光学光谱与已知的B型超巨星ζ1 Sco进行比较，以确定其光度级。
• 利用修正的光度级，确定新的距离估计值为5.3 kpc，取代先前的1.8 ± 0.4 kpc估计值。
• 利用新距离和观测到的X射线通量，计算脉冲星的平均X射线光度。
• 通过建模Halpha轮廓，估算Wray 977的质量流失率，假设其具有致密、缓慢的星风（v_infty = 400 km/s）。
• 从观测到的X射线调制和几何结构推导出系统倾角的上限。
• 利用倾角上限，在假设球对称性和风吸积的前提下，计算Wray 977当前质量的下限。

实验结果

研究问题

• RQ1 Wray 977是否正确地被分类为B型超巨星？其光谱是否表明其属于超巨星光度级？
• RQ2 5.3 kpc的修正距离如何影响对脉冲星GX301-2的X射线光度推断？
• RQ3 从Halpha发射轮廓推导出的Wray 977的质量流失率是多少？
• RQ4 该双星系统的最大允许倾角是多少？这对Wray 977的质量意味着什么？
• RQ5 基于修正的质量估计，对双星系统中黑洞形成阈值有何影响？

主要发现

• 基于与ζ1 Sco的光谱比较，Wray 977被重新分类为B1 Ia+超巨星。
• GX301-2系统的距离被修正为5.3 kpc，显著大于先前估计的1.8 ± 0.4 kpc。
• 脉冲星的平均X射线光度估计为~10^37 erg/s，与来自致密、缓慢星风（v_infty = 400 km/s）的吸积一致。
• 从Halpha轮廓推导出，Wray 977的质量流失率被限制在≤10^-5 M☉/yr以内。
• 推导出系统倾角的新上限，从而得出Wray 977当前质量的下限为48 M☉。
• 基于修正的质量估计，双星系统中黑洞形成的实证质量下限被提高至M_zams ≥ 50 M☉。