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論文紹介 07(2): ULXs の最近の論文から. November 19, 2007 Tsunefumi Mizuno Hiroshima University. “New flaring of an ultraluminous X-ray source in NGC 1365,“ R. Soria et al. 2007, MNRAS 379, 1313. UltraLuminous X-ray sources (ULXs). X 線連星 (M=1-10M solar ) 、活動銀河核 (M=10 6 -10 9 M solar ) コンパクト天体への質量降着で輝く

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論文紹介 07(2): ULXs の最近の論文から

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Presentation Transcript


07 2 ulxs

論文紹介07(2):

ULXsの最近の論文から

November 19, 2007

Tsunefumi Mizuno

Hiroshima University

“New flaring of an ultraluminous X-ray source in NGC 1365,“ R. Soria et al. 2007, MNRAS 379, 1313


Ultraluminous x ray sources ulxs

UltraLuminous X-ray sources (ULXs)

  • X線連星(M=1-10Msolar)、活動銀河核(M=106-109Msolar)

    • コンパクト天体への質量降着で輝く

  • 放射圧<=重力の条件;エディントン限界 Le=1.5x1038(M/Msolar) erg/s)

    • 中性子連星なら2x1038 erg/s

    • 星の進化でできるブラックホール(10Msolar)なら2x1039 erg/s

  • 1970年代、Einsteinが1039 erg/sを超える天体 (ULXs)を近傍銀河中に多数発見。 (Fabbiano et al. 1992) … 測光

  • 「あすか」により~10のULXsのスペクトル解析。多温度黒体放射(MCD)の発見(Makishima et al. 2000) … 分光

  • Newton/Chandra/Suzakuによる詳細なスペクトル解析。100以上? … 精密分光

XIS0 (0.3-10 keV)

X-1

SN1978K

7′

X-2

「すざく」によるNGC1313のイメージ。1039 erg/sを超える少数の天体が銀河からのX線放射のほとんどを占める

Cal sources


Ulxs bhb

Opt. thick cool/truncated disk

Slim Disk

Opt. thick

high-temp disk

Opt. thick disk

Very High State

PL with cutoff

(disk photon

Comptonization)

Low State

High State

PL with

thermal cutoff

PL

1

10

100

Energy(keV)

ULXs/BHBの状態遷移

  • 中質量ブラックホールの有力候補であるULXsとブラックホール連星を統一的に理解したいと考えるのは自然でしょう

High Luminosity

McClintock & Remillard 2006

Kubota & Makishima 2004

Slim Disk

Very High State

High State

Low State

Low Luminosity


07 2 ulxs

ULXs研究の現状

  • BH連星であることはコンセンサスがとれている

  • Beaming説(エディントン限界を大きく破る)にたち、M~10Msolarとする人もいる

    • MCDをどうbeamingするか、状態遷移をどう説明するか?少数派。

  • 状態遷移がしばしば見られる。

    • 「Low State<->High State」とみなす「Very High State <-> Slim Disk」とみなすかは人による。

  • Soft excess(~0.2 keVのMCDないしは黒体放射)がしばしばみられる。

    • High StateとみなすとRin>1000 km、M=数100 Msolar

    • Very High Stateとみなすと「内側の欠けた」降着円盤。M=50-100Msolar

(解析が正しければ解釈は著者の自由ですが、変動する天体なのに一部の観測結果だけで議論を展開する論文(わりと多い)はいかがなものかと個人的には思います)

  • 本日紹介するのは、NGC1365中のULXの「あすか」「Newton」「Chandra」によるデータ解析 by R. Soria et al. (2007 MNRAS, 379, 1313)


X 1 in ngc 1365

X-1 in NGC 1365

HSTによりD=19+-1Mpcと求まっているのも利点

1040 erg/s !

  • UVバンドでの銀河のイメージ。赤丸はULXの位置(X1が一番明るい)

  • PLモデルを仮定したROSAT、ASCA、Newton、Chandaによる0.3-10keVの光度


E4 e5

E4、E5でのスペクトル

E4

Tin=0.27 keV

Rin=1600/cosq km

G1=1.1

G2=2.5

Eb=5.7 keV

  • soft excessの存在は有為(F-testによる)

  • E4はPLに折れ曲がりの兆候。(ULXにしばしば見られる)

  • E5はsingle PL。MCD(Slim Disk)は棄却される

E5

Tin=0.41 keV

Rin=700/cosq km

G=0.8


07 2 ulxs

フレア時のスペクトル

A3

G=1.9

  • A3-A5ともsingle PLで説明可(MCDでもOK)

  • フレアの落ち始めは、0.7-2 keVだけが下がる

    • Ionized absorption (N=1022 cm-2, x=L/nr2~100)

A5

A5/A3比

G=1.7


Discussion 1

Discussion(1)

0.7-2 keVの吸収

  • N=1022 cm-2, x=L/nr2~100なるionized absoption

  • L=5x1040 erg/sより、等方的なシェルを仮定するとr=5x1016 cm (0.01pc)。これは連星系としては大きすぎる

  • X線の一部(~10%)が吸収されていると考えるとうまくいく

    • アウトフローが、放射の一部を隠した?

    • 放射に寄与する円盤、コロナも吹き飛ばす?(光度減少の要因)

    • すると光度は、エディントン限界に近いはず。M~200Msolar


Discussion 2

Discussion(2)

Soft excess (Tin=0.2-0.4 keVのMCD)

  • MCDのRin(E4で1600 km、E5で700 km)を最終安定軌道とすると、M=180 MsolarおよびM=80 Msolar

    • Rin一定でないので、駄目

    • そもそも系内BHでRin=最終安定軌道が確立した天体は、MCD成分が卓越

  • Very High State(コンプトン成分が卓越)では、円盤の温度上昇(内側ほど高温)が頭打ちになる(Kuncic & Bicknell 2004)

    • Rinは”transition radius”とみなすべき

    • MCD成分が全放射の1/fの時は、Rin=f x Riso(真の最内縁) (Soria et al. 2007 in preparation)

      • f=4, Riso=400 km => M=50Msolar程度(アウトフローがあるので、不定性は大きい)

その他

  • ビーミングを考えると、エディントン限界M=200Msolarよりは小さくなる

  • 系内天体はせいぜい3x1039 erg/sなので、10Msolarより大きいのは間違いないであろう


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