中性子星/ブラックホール連星の光度曲線の類似性

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1 中性子星/ブラックホール連星の光度曲線の類似性
中平 聡志 他MAXIチーム TKSC/JAXA ISS科学プロジェクト室 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

2 研究の動機 MAXI NS/BH 新星 X線新星は明るいし、1~数時間毎にデータを取得できるMAXIでは新しい事ができる
時間領域に対する観測ウィンドウ X線望遠鏡(1観測=1ks~1日) 検出感度/有効面積は低いが 1日あたりの観測領域=100万倍 1スキャン 1 周回 (92分)以上 MAXI 観測の頻度が高く変動の開始/終了 天体現象の変動時間スケール GRB, XRF AGN X線連星パルサー パルス周期 連星軌道周期 NS/BH 新星 短時間変動 状態遷移 新星全体 回帰 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

3 光度曲線に類似/再現性がありそうだという事がわかった
本研究でおこなった事 MAXI/GSC 3年間(~ )のBHの 光度曲線 天体22アウトバースト 何をやったか? ライトカーブをとにかく見た 様々な帯域で形を比較 MAXI/GSC 2-20 keV (3.5年+) SSC keV Swift/BAT keV (8年+) 　　　　　　　　　　　を使った 光度曲線に類似/再現性がありそうだという事がわかった

4 光度曲線の類似/再現性 最近は準周期的 に増光(2~300日) BATで9回, そのうちMAXI以降5回
210 間隔(day) 859 290 238 230 277 245 260 GSC2-8 keV H (BH) 最近は準周期的 に増光(2~300日) BATで9回, そのうちMAXI以降5回 BAT keV 1つをのぞいて、強度もスケール無し 興味深い結果が得られた帯域の感度がよく、観測期間が長いSwift/BATを示す (GSCでも同じ結果が得られる) 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

5 ● ● ● ● 光度曲線の類似/再現性 最近は準周期的 に増光(230~280日) BATで9回, そのうちMAXI以降5回
H (BH) 最近は準周期的 に増光(230~280日) BATで9回, そのうちMAXI以降5回 GSC2-8 keV 欠損の少ないデータだけで同じ動画 BAT keV 高エネルギー帯域で再現性が見られる (低エネルギーを含めた解釈は後で) * ● 立ち上がりの傾き ● ピークX線強度 ● (減光時の振る舞い) ● (終了までの時間) 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

6 どの程度類似しているかの判定方法 　　　　　　　　　　　　　→今回はスキップ 例えば: 動的タイムワーピング法 DTW距離 欠損を埋めた光度曲線 似てる!

7 光度曲線の類似/再現性 逆にハード成分の急減光が再現 2005年に出現、以降明るい ハード状態を維持していると考えれている 先ほどとは逆に
355 420 Swift J (BH) 0.7-2 keV SSC 2005年に出現、以降明るい ハード状態を維持していると考えれている 15-50 keV BAT 先ほどとは逆に 逆にハード成分の急減光が再現 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

8 光度曲線の類似/再現性 1157d GX339-4 (BH) XTE J1752-223 (BH) MAXI稼働直後に発見
1/3倍にスケール(これだけ,他はスケール無し) GX339-4 (BH) 以前から知られていて、よく研究されている MAXIでは1回観測 *movie 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

9 光度曲線の類似/再現性 (微妙な例) 4U 1630-472 700-800日毎に増光 850 2-8 keV GSC 15-50 keV
BAT *movie 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

10 光度曲線の類似/再現性 (さらに微妙な例)
140 150 2-6 keV GSC Cyg X-1 最近はソフト的な状態が多い 15-50 keV BAT

11 まとめ(中間) 準周期的なアウトバーストの再帰(以前から知られている) 硬X線の強度や、変動の時間スケールが再現
類似性・再現性が表れるという事は BH自体やBH連星系が持っている、何かの物理パラメータに起因してると考えられる e.g. BH質量、系の大きさなど おこってる物理の解釈は難しいが、 以降ではアウトバーストの一連の変動でどの状態かを調べた

12 GX339-4 2回と、 1/3スケールしたXTE J1752-223 ハード状態立ち上がりからソフト遷移直前 MAXI BAT
X線ハードネス(BAT×10/MAXI) X線強度(BAT*10+MAXI) X線ハードネス(BAT×10/MAXI) X線強度(BAT*10+MAXI) MAXI BAT BAT/MAXI GX 回と、 1/3スケールしたXTE J GSC+SSC スペクトル ハード状態立ち上がりからソフト遷移直前 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

13 H1743-322 立ち上がりからソフト遷移開始する段階、 半分程度はアウトバースト全体 ソフト遷移を示さない場合でも可 2012/9
X線ハードネス(BAT×10/MAXI) X線強度(BAT*10+MAXI) 2010/8 X線ハードネス(BAT×10/MAXI) X線強度(BAT*10+MAXI) 2012/9 立ち上がりからソフト遷移開始する段階、 半分程度はアウトバースト全体 ソフト遷移を示さない場合でも可 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

14 (定常的な)ハード状態から、ソフトに向かって戻る間
Swift J X線強度(BAT*10+MAXI) (定常的な)ハード状態から、ソフトに向かって戻る間 X線ハードネス(BAT×10/MAXI) 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

15 議論とまとめ 準周期的な再帰活動 外縁の方のリミットサイクルで解釈可? 変動の時間(数十日)スケールで、特徴的な硬X線の強度が再現
- ハード状態、またはハードからソフト遷移の状態で見られる - 典型的なスペクトルを考えると、見ているのはハード状態における熱的コンプトン成分と解釈されている放射 - 何が時間スケールを決めるかはわからないが、連星軌道周期よりは長い 連星軌道周期の分布 J1753.5 (3.2h) GRS 1915 (33.5d) MAXIJ1659 (2.4h) GX339-4 (1.75d) 15 50 2 0.3 keVのディスク Γ=1.7 電子温度50 keV BAT MAXI 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13

16 理研シンポジウム「コンパクト星連星の多様性と進化 2013/03/13