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XMM-Newton 衛星で探る SS 433 のジェット周辺の プラズマ構造

XMM-Newton 衛星で探る SS 433 のジェット周辺の プラズマ構造. 河合研究室　 久保田　香織. Contents. Introduction Instrumentation Observations. D ata analysis Discussion Conclusion. 青方偏移. 歳差周期　 164 日. ジェット. コンパクト天体. 速度 0.26c. 伴星. 降着円盤. SS 433. ジェット. 連星周期　 13 日. 赤方偏移.

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XMM-Newton 衛星で探る SS 433 のジェット周辺の プラズマ構造

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Presentation Transcript

  1. XMM-Newton衛星で探るSS 433のジェット周辺のプラズマ構造 河合研究室　久保田　香織 Contents • Introduction • Instrumentation • Observations • Data analysis • Discussion • Conclusion

  2. 青方偏移 歳差周期　164日 ジェット コンパクト天体 速度0.26c 伴星 降着円盤 SS 433 ジェット 連星周期　13日 赤方偏移 http://www.astro.virginia.edu/images/astronomy/ss433.jpg Introduction: SS 433とは • ほぼ銀河面上に位置 銀経　l = 39.7°銀緯　b = -2.2 ° • 超新星残骸W50の中心付近にある 　超新星爆発の後に残った星か？ • 相対論的なジェットを持つ天体 • 主系列星とコンパクト星の連星系（13日周期） • 双極ジェットは歳差している（164日周期） Dubner et al. (1998) , Brinkmann et al. (1995)

  3. Introduction: 未解決問題 • SS 433の運動学的モデルはできている • 根本的なサイエンスはよくわかっていない！ • ジェットの生成、加速、歳差のメカニズム • コンパクト星の正体　（Black hole or 中性子星） など X線観測が最もよいアプローチ！

  4. ASCA FeXXV Kα lines Kotani et al. (1994) Introduction: X線観測 • 全てのX線衛星が観測 • 最近の観測成果 • ASCA (1993－2000) • Chandra X-ray Observatory (1999－ ) 輝線が主な研究対象 連続成分に着目！

  5. Instrumentation • XMM-Newton 衛星　( 1999年12月10日　打ち上げ ) • 有効面積大! • European Photon Imaging Camera-pn • Bandpass 0.15－15 keV • Spectral resolusion　　～150 eV • 有効面積 ～300 cm2 @ 6.4 keV 精度のよいデータが得られる！

  6. Observations • W.Brinkmann 氏らによる観測提案 • 統計：良、バックグラウンド：低、蝕外 2003年10月25日 コンパクト星 約63° 伴星 傾き角最大の時 コンパクト星 2003年10月19日 輝線同士が最も離れる

  7. χ2/d.o.f = 1725/740 χ2/d.o.f = 861/740 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10 10 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Data analysis: スペクトルモデル • 5.0－10 keVをフィッティング • 部分的に強く吸収されているジェットを仮定 • ジェットからの放射: 　　　　１温度 熱的制動放射 ＋ 輝線１１本 • 吸収体中の鉄 K殻吸収端のエネルギーEedge : free 初めて吸収端が検出された！ NH lea

  8. Data analysis: 吸収体の物理量 初めて吸収端が検出された！ -0.01 -0.01 -3 -5 • 中性Fe K殻 吸収端： 7.11 keV

  9. 2003/10/19 2003/10/25 電離度 Fe XVII－Fe XVIII Fe XV－Fe XVI 吸収体のz (z_blue) -0.1055+0.0012 ( -0.0976+0.0012 ) -0.0876+0.0006 ( -0.0923+0.0000 ) -0.0049 -0.0066 -0.0003 -0.0004 Discussion: エッジの解釈 • 吸収端のエネルギーがシフトしている • 吸収体中のFeは電離している • 吸収体が視線速度を持っている 　　青方偏移しているジェットの速度と同程度 Lotz et al. (1968) Fe XVI Fe XVIII

  10. プラズマ中Feの電離度 光電離しやすさ ξ ξ≡ Lsrc / 4πr2 ne 仮定：吸収体は光電離している r ne Lsrc Discussion: 電離したプラズマの場合 r log ξ ～ 1.8 Kallman and McCray (1982)

  11. Discussion: 問題点 • 光電離しやすさを表すパラメーター ξ≡ Lsrc / 4πr2 ne • 吸収体中でξが一定、ne≒NH lea/r と仮定 r ≒ d2 forg / NH lea ξ • d = 4.85 kpc とすると、 r ≒ 3×109 cm ne ≒ 3×1014 cm-3 • X線ジェット( 1012 cm )に対して短すぎる！

  12. Discussion: 解決するジオメトリ • こちらからは観測できないX線放射がある r ≒ d2 forg / NH lea ξ • 吸収体の半径 r = 1012 cm とする • SS 433からのX線放射 Lsrc = 1039 erg s-1

  13. Conclusion • XMM-Newton EPIC-pnでSS 433を観測 　　 ： シフトした鉄のK殻吸収端を検出 • 吸収体の物理量から吸収体の大きさを見積もった : X線ジェットの大きさの100分の1程度 ジェットからの放射を十分に遮ることができない • 観測できないX線放射の存在を仮定すれば解決！ 有力な候補 ： 降着円盤の内側やジェットの根元からの放射

  14. ここから　隠しトラペ

  15. ジェットと吸収体は圧力平衡、ジェットは膨張ジェットと吸収体は圧力平衡、ジェットは膨張 n0・T0 > n・T n0 = 1013 cm-3, To = 108 K イオンは電離していない T = 105 K プラズマの大きさ r < 107 cm Discussion: 吸収体が動く場合 r 6 × 109 cm

  16. スペクトルのライン幅 > モデルのライン幅 吸収体による散乱の効果か？ Discussion: 支持根拠 • 吸収体のNH～1024 cm-2 光学的深さτ～1 トムソン散乱の効果が効いてくるはず…

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