弱磁場中性子星（低質量X線連星系）における

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1 弱磁場中性子星（低質量X線連星系）における
エディントン限界付近での状態遷移） 高橋 弘充（ひろたか） 低質量な恒星 アンドロメダ銀河（X線） （～ 1 M ） ～500天体 半分以上がLMXB 弱磁場中性子星 （< 109 G） 低質量X線連星系（LMXB） 通常銀河における支配的なX線種族 定常放射：数時間～年で変動 SPECTRAL STATES OF XTE J1701−462: LINK BETWEEN Z AND ATOLL SOURCES Lin et al. 2009, ApJ, 696, 1257

2 コンパクト天体への質量降着流 弱磁場中性子星（NS）、恒星質量ブラックホール、活動銀河核 莫大な重力エネルギーが解放
X線 （質量M～1.4M　、半径～10km） → 運動エネルギー、放射エネルギー どのようにエネルギーが変換されているのか？ ・LMXBの物理的な描像 黒体放射 （BB） TBB rBB 東モデル （満田 et al. 1984、牧島 et al. 1989） 定常放射：降着円盤＋NS表面 弱磁場NSでは、降着流は磁場の影響を受けない 光学的に厚く 幾何学的に薄い 多温度黒体放射 （MCDモデル） NS 降着円盤 1 20 10 4 Energy [keV] 最内縁半径：rin 最内縁温度：Tin 観測量：温度、半径 → 光度 ∝ r2・T4 基本法則：ステファン-ボルツマン法則

3 LMXBの状態遷移 ・状態遷移 color-color 図（CCD） Z天体：形がZ Atoll天体：形が環礁
カラー：カウントレートの比 Hard color = （高帯域）/（中帯域） Soft color = （中帯域）/（低帯域） color-color 図（CCD） （Haisinger et al. 1989） Horizontal Upper banana Island Normal Flaring Lower banana 数時間～年で変動 スペクトル解析：特徴がなく、どんなモデルでも合ってしまう 日本が頑張ってきた Z天体：形がZ Atoll天体：形が環礁 暗い エディントン限界以下 質量降着率： 明るい エディントン限界付近 光度 それぞれの状態での物理的な描像は？ ブラックホール連星系なら、low/hard, high/soft, Slim disk 状態。。。

4 CCD, HID Atoll天体 Z天体 Cyg-like (“Z”型) Sco-like (“ν”型)

5 XTE J1701-462 I: Cyg-like Z II~IV : Sco-like Z V: atoll Branch
青：Horizontal (HB) 緑： Normal (NB) 赤： Flaring (FB) 金： HB/NB 接点 黒： NB/FB 接点 ・2006~2007にかけてアウトバースト ・観測史上はじめて、Z天体 => atoll 天体 => 静穏へと遷移した ・RXTE で 866 観測（総時間~3 Ms） ・Type I バースト（NS表面での核融合反応）も V 期に２回観測された ・8.8 kpc ?, inclination ~ 70 deg?

6 スペクトル MCD + BB + Power-law　モデル ・降着円盤 ・NS表面 ・周囲の高温ガスで 　コンプトン散乱された放射

7 CCD, HID ←個別の時期ごと 全時期を重ねて ・Cyg-like => Sco-like => Atoll と遷移
・Z状態では、その都度 HB, NB, FB がある ・状態遷移の説明には、質量降着率＋αが必要

8 Sco-like 変動のタイムスケール FB NB NB/FB接点 => FB NB/FB => HB/NB
・各branch をトレースする時間スケール 　FB~10分、NB~数時間、HB~1日 ・FB は先へ行くほど、短い時間スケール ・NB は中間が短い時間スケール（両端は安定） ・HB は不明

9 パラメータの変動 MCD + BB + Power-law モデル ・降着円盤（LMCD, kTMCD, RMCD）
・NS表面 (LBB, kTBB, RBB) ・周囲の高温ガスでコンプトン散乱された放射 Power-law の寄与 < 30%

10 パラメータの変動 Atoll （high/soft）状態 ・L ∝ T^4 ・R : ほぼ一定 => ステファンボルツマンの法則
　　＋円盤の最内縁半径は標準降着円盤の最終安定軌道？ => ブラックホール連星系の high/soft 状態と描像が一致

11 パラメータの変動 Z状態（NB/FB, HB/NB接点） ・そもそも Cyg-like FB については再現できていない。。。
　どちらの接点も 　同じような振る舞い。 ・RMCD 増 　（最内縁が膨れる 　　放射圧が効いている？） ・Atoll状態は、 　NB/FB 接点とつながる

12 パラメータの変動 Z状態（FB） ・L∝ T^4/3 上に乗る （質量降着率が一定で、 TMCD増、RMCD減
　（質量降着率が一定で、 　　TMCD増、RMCD減 => 円盤の最内縁がAtoll 　　状態と同程度まで縮小 ・なぜBB放射が変化する 　のかは不明

13 パラメータの変動 Z状態（NB） ・NB/FB => HB/NB へ向け、 MCD は変化しないのに LBB増（TBB一定、RBB増）
　両者をつなぐ状態 　と考えられる。

14 パラメータの変動 Z状態（HB） ・LBBの変化は小さい ・LMCD は、HB/NB 接点 から離れるほど減少
　から離れるほど減少 ・LMCD+Lhard tail 　は変動が少ない。 　=> hard tail も円盤起源？

15 著者達の考え(1) ・XTE J1701-462 によって、観測史上はじめて、
　Cyg-like => Sco-like => atoll 状態の遷移が観測された。 　これは質量降着率の変化に依存した変動だろう。 　よって、Z状態の中に HB, NB, FB があるのは、 　単純な質量降着率では説明できない現象ではないか？ 　質量降着率＠atoll = 1 とすると、 　　　　　　　　 ＠ Sco-like ~ 30 　　　　　　　　＠ Cyg-like ~40-60

16 著者達の考え(2) ・Z状態は、HB/NB と NB/FB のそれぞれの接点を通る ２本の直線が基準では？
　２本の直線が基準では？ ・HB/NB の方が BB（NS表面）の flux が高いので、 　HB/NB の接点が slim disk 状態（移流が優勢） 　NB/FB の接点が標準降着円盤の状態 　にあるのでは？（ただし p-free モデルの必要性はない）