資料 - JASMINE

Report
激変星、X線連星の
連星軌道運動を
JASMINEで分解できるか
植村誠(広島大学)、野上大作(京都大学)
@JASMINEサイエンスWS
101201
激変星(CV)・X線連星(XRB)とは
X線連星のサイズ (from J. Orosz)
• コンパクト天体+普通の星
(主系列~巨星)
– 降着円盤、ジェット
• 激変星(CV)
– ~1000天体
– 軌道周期:1時間~5日
• X線連星(XRB)
– ~200天体
– 軌道周期:数十分~数百日
狙い
• コンパクト天体連星の軌道を直接観測する
• そのことにより、軌道傾斜角、連星質量、時
刻に対する天体の速度等を精密に決定する
• 降着円盤やジェット、中性子星内部構造など
の基礎的な物理に迫る!
軌道運動の分解
典型的なCV,XRBでの例
天体
距離
連星間距離
(cm)
軌道
質量比
(M1/M2) 傾斜角
連星周
期(日)
角度
(μas)
固有運動
(Hipparcos;
mas/yr)
固有運動
(μas/周期)
SS Cyg
(CV)
170 pc
1.5e11
1.50
51
0.275
35
111
84
GK Per
(CV)
470 pc
5.6e11
2.1
~75
2.0
54
25
137
Cyg X-1
(XRB)
2.5 kpc
2.9e12
0.36
48
5.6
20
5.6
86
GRS 1915+105
~10 kpc 7.1e12
17
66
31
45
?
?
(XRB)
※この角度(μas)は連星重心と伴星間の角距離
• 10μasの位置決定精度なら分解できる?
– Astrometric binaryになれば研究史上の「事件」
– 既知天体では軌道傾斜角が不定性なしに決定
• これまでは輝線幅や伴星の楕円変光のモデ
ル計算から推定。
→降着円盤からの輝線の起源、ジェットと円盤
は本当に垂直か?など検証
• 近赤外線域なら伴星が卓越
– 伴星がOB型のX線連星なら可視ー近赤外線域で
伴星が卓越
– 伴星がGKM型のX線連星や激変星だと、8割以上
は伴星からの光 (e.g. Dhillon & Marsh 1995,
MNRAS, 275, 89)
– 可視光では降着円盤やホットスポット、白色矮星
からの放射の寄与が比較的大きい。
• JASMINE向き?
先行研究(シミュレーション)の例
• Tomsick & Muterspaugh (2010)
中性子星X線連星 X Per の予想
される位置変化
orbital
Parallax (solar)
Proper motion
中性子星X線連星の等級ー
角度の分布図
– Astrometryで中性子星X線連星の軌道を確定→中
性子質量を高い精度で推定→中性子星の中身(状
態方程式)を特定
– 将来の Space Interferometry Mission (SIM; 位置精
度=数μas) を想定。
– 結論:数個の天体では10%以下の精度で中性子星
質量が決まる。
– 他にもこの精度のastrometryで軌道運動の検出→コ
ンパクト天体の質量推定が可能な天体として以下を
挙げている。
• Cyg X-1(有名なブラックホール)
• SS 433(有名なジェット天体だがコンパクト天体の
正体は依然不明)
• 4U 1700-377(2.4Moの中性子星?との報告あり)
• LS I+61 303、LS 5039(ガンマ線連星だがコンパクト
天体の正体不明)
JASMINEによる連星運動観測の問題点
• 9<H<11で観測可能な天体数が少ない
以下、いずれも全天で、
– CV:~10天体 (Ritter & Kolb catalog)
– 伴星が低質量星のXRB:全滅 (Ritter & Kolb catalog)
– 伴星が大質量星のXRB:~20天体(Catalogue of Galactic
high-mass X-ray binaries)
• 時間分解能&精度は足りるか?
– 最短で、数時間の軌道周期を10分割するとして、数十分の
時間ビンでの解析が可能か?
– その場合の位置精度は? 精度的にはギリギリか。もう1ケ
タ精度が上がれば良いテーマ?
– 中性子星+大質量連星は楕円軌道なので、パラメータが増
えて難しいだろう。
– 激変星やブラックホールX線連星は円軌道なのでその辺り
は楽か。
未知天体については?
• 既知天体の観測可能数は少なくても、未知の
CV,XRB候補天体、特に質量輸送開始前の天体が見
つかる?
– 連星進化の観点から面白いかも。
– CV,XRBだけではなく、食連星を含めた連星一般
のテーマ?
– 通常の proper motion + parallaxのモデルでfitting
の後、残差が大きいものを連星候補と考えて周
期解析 を行う?

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