UAK-2016 - Oturum:53-13:30
Transkript
UAK-2016 - Oturum:53-13:30
Düşük Kütleli X-ışını Çiftlerindeki X-ışını Atarcalarının Zamanlama Özellikleri Sıtkı Çağdaş İnam Başkent Üniversitesi «X-ışını Atarcası İçeren Düşük Kütleli X-ışını Çifti» Eş Yıldız (≲ 1𝑀⨀ ) X-ışını Atarcası («manyetik» nötron yıldızı) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 2 X-ışını Atarcası •Nötron Yıldızı: ~0,1R ~0,9R Kütle ~ 1,5-2 Mʘ 6 ●Yarıçap ~ (1-2)x10 cm 11g.cm-3 ●Dış kabuk yoğunlukları ~ 4x10 15g.cm-3 ●Merkeze yakın “egzotik” bölgede ~10 ●Yüzey kütleçekim ivmesinin büyüklüğü ~ 4x1011g 10●Yüzey manyetik alan şiddeti ~ 10 1014Gauss ●Dönüş frekansı ~ 0.001 – 600 Hz ● UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 3 Eş yıldızından kütle aktarımı yapan bir nötron yıldızı (KAYNY) -sıkı (compact) olduğu için yüzeye düşen madde çok büyük bir kinetik enerjiye ulaşır --> X-ışınları ortaya çıkar. -~1011Gauss'dan yüksek şiddetlerde manyetik alana sahipse aktarılan madde manyetik kutuplara doğru yönlenir --> X-ışını atarcası (“geleneksel” magnetarlar hariç!) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 4 Düşük Kütleli Eş Yıldız? •Düşük kütleli ≲ 1𝑀⊙ • Daha küçük yörünge periyotları, dairesel yörüngeler. • Bileşenler arası daha küçük mesafeler (yakın çiftler) BEKLENTİ: •Yüksek Kütleli Eş Yıldıza Kıyasla, • Daha etkin bir kütle aktarımı • Kalıcı kütle aktarım diskleri daha olası • Roche lob aşması daha yaygın • Daha düzenli bir kütle aktarımı (kalıcı kaynaklar) • Daha zayıflamış manyetik alanlar (az sayıda olmalılar!) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 5 Liste (Bildsten et al. 1997) •GRO J1744-28 (0,46s, 11,8gün) •Her X-1(1,25s, 1,7gün) •GX 1+4 (120s, ?) •4U 1626-67 (7,5s, 42dk.) AYRICA: •2A 1822-371 (0,59s, 5,6sa) •Bonus: KAY Milisaniye X-ışını Atarcaları (>14 adet) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 6 •GRO J1744-28 (0,46s, 11,8gün) -Patlamalar (tip II, ~günde 40, ~5s uzunlukta) (Lewin 1996; Bildsten, Brown, 1997) -Ani atım şekli kaymaları (Stark, Baykal, Strohmayer, Swank, 1996) -Güçlü tork-X-ışını akısı ilintisi 2014 Parlaması 1995 Parlaması (Bildsten et al. 1997) Fermi-GBM UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 7 •GRO J1744-28 Önemli özellikler: - Düşük kütleli olmasına rağmen geçici (transient) kaynak; 1995, 1997, 2014 - Parlama süresi ~ 3-4 ay - Işınım Gücü ~ 1033-1037erg s-1 - Işıma evresi dışında “pervane” etkisiyle ışıması duruyor olabilir (Cui 1997) B ~ 1011-1012G (@8kpc) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 8 •Her X-1(1,25s, 1,7gün) -Üstün (süper) yörünge periyodu (35gün) -sin i ~ 90○ -Oldukça kararlı kütle aktarımı, hızlanma oranı çok düşük -İyi çalışılmış optik bileşen (HZ Her), eş yıldızla etkileşim hakkında pek çok çalışma, optik bandda da 35 günlük periyodun GINGA gözlenmesi RXTE-ASM Scott vd. 2000 -Kaynakla ilgili çalışma: İnam, Baykal, 2005 RXTE-PCA tayfı UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 9 Kararlı Kütle Aktarımı + Periyot Değişimi •GX 1+4 •4U 1626-67 -Tork tersinmesi -Uzun dönem hızlanma/yavaşlama UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 10 •“Standart” Model • Ghosh-Lamb modeli “manyetik tork” bileşeni (Ghosh, Lamb 1979): Bu yarıçaptan (“eşdönüş yarıçapı”) büyük yarıçaplardan gelen manyetik tork katkısı negatiftir. Madde torkları baskınsa: UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 11 •Modeller • Ters Dönen Disk ya da Diskin iç bölgelerinin bükülmesi (örneğin bkz. van Kerkwijk vd. 1998) • Diskin iç bölgesi yıldıza göre ters dönebilir (bükülebilir). • Kararlı kalma mekanizması: • Nötron yıldızının diskin iç bölgelerini ışıtması (radyasyon basıncı) • Disk tamamen ters dönen bir disk olabilir (pek olası değil!) • Daha kısa zaman ölçeklerinde bazı kaynaklar için geçerli olabilir (YKXÇ Vela X-1, OAO 1657-415 gibi) • Soru: • Nasıl oluyor da disk onlarca yıl bükülü kalabiliyor? UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 12 • Diğer model: • Pervane modeli (Illarinov, Sunyaev 1975): Diskin iç yarıçapı eş dönüş yarıçapından büyükse madde “püskürtülür”. Yavaşlama+Kütle Aktarımın Durması Kütle Aktarım+Pervane (Perna vd. 2006) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 13 Periyot Değişimleri •Hassas periyot (frekans) ölçümü (Deeter, Boynton, Pravdo 1981): • Işık eğrisinden makul bir ilk periyot değeriyle elde edilen şablon atımla, ufak parçalardan elde edilen atımların çapraz ilintisi hesaplanır. Atım geliş zamanları ölçümü • Atım geliş zamanlarındaki değişimler periyot değişimlerini hassas olarak ölçmemize olanak verir. • Atım geliş zamanlarından yararlanarak sadece atarcanın periyodu değil, sistemin yörünge parametreleri de elde edilebilir veya güncellenebilir. UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 14 • 4U 1626-67 • (7,5s, 42’) • Eş yıldız kütlesi çok küçük (~0,04𝑀⨀ )(çiftler arası mesafe ~1 ışık saniyesi)(Middleditch vd. 1981; Chakrabarty 1998) ”Aşırı tıknaz (ultracompact) X-ışını çifti” • Kararlı, yığılma diskinden, etkin bir kütle aktarımı (?) • Roche lob taşması muhtemel (Levine vd. 1988) • B ≈3✕1012G (Siklotron Soğurma)(Orlandini vd. 1998) • Periodiğimsi salınımlar (QPO) (hem hızlanırken – 0,041Hz - hem yavaşlarken -0,048 Hz-)(Shinoda vd. 1990; Angelin, vd. 1995) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 15 • 4U 1626-67 (Camero-Arranz vd. 2010) BATSE GBM 1976 2009 UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 16 •4U 1626-67 • On yıllar mertebesinde hızlanma ve yavaşlama dönemleri • Hızlanma ve yavaşlama dönemlerinde ışınım güçleri biraz farklı • Uzun dönem hızlanma ve yavaşlama oranları benzer mertebede (~5 × 10−13 Hz s-1) - + + (Camero-Arranz vd. 2012) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 17 • GX 1+4 (120s, ?) • • • • Eş yıldız ≈ 1,2𝑀⊙ , M tipi dev V2116 Oph (Glass, Feast, 1973) Mesafe ~ 3-6 kpc Yörünge periyodu belirlenemiyor, muhtemelen sin i ~ 0○ ”Simbiyotik” X-ışını çifti (muhtemelen tek nötron yıldızlı olanı) • Nötron yıldızı eş yıldızın yoğun rüzgarı içinde kalmış durumda • Optik gözlemlerde güçlü H𝛼 salma çizgisi görünüyor • Atarca dönüş periyodu optik gözlemlerde de görünüyor • Rüzgardan kütle aktarımı sırasında oluşan kararlı yığılma diskinden kütle aktarımı (?) • Manyetik alan kestirimleri: • Ghosh-Lamb Modeli ~ 1013-1014G (Cui, Smith, 2004) • Marjinal Siklotron Soğurma ~1012G (Ferrigno vd. 2007) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 18 • Uzun dönem hızlanma ve yavaşlama oranları benzer mertebede (~3,5 × 10−12 Hz s-1) Hızlanırken: L ~ 1037erg s-1 Yavaşlarken: L ~3✕1036erg s-1 (Gonzales-Galan vd. 2012) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 19 • Daha kısa dönem zamanlama analizi (138 RXTE-PCA gözlemi, toplam ~276ks; 1996-2003)(Serim, Şahiner,İnam,Baykal, hazırlanıyor) Parameter Value Epok (MJD) 51974.0 Frekans (mHz) 7.335526(4) Periyot (s) 136.322875 Yavaşlama Oranı (10-12 Hz/s) 2.0585(3) Parameter Value Epok (MJD) 52390.0 Frekans (mHz) 7.2571253( 8) Periyot (s) 137.795(6) Yavaşlama Oranı (10-12 Hz/s) 1.9892(2) d2v/dt2 (10-19 Hz/s2) 1.240(4) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 20 • GX 1+4 ve 4U 1626-67 Özet • Uzun dönem tork tersinmeleri • Uzun dönem hızlanma ve yavaşlama oranlarının birbirine yakın olması • Hızlanma dönemlerindeki ışınım gücünün yavaşlama dönemlerinden yarım mertebe kadar küçük olması • Yavaşlarken torkun yavaşlama oranıyla ilinti göstermesi (GX 1+4 için) • Hem hızlanırken hem yavaşlarken periodiğimsi salınımlar görülmesi (4U 1626-67 için) UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 21 Bu bildiri TÜBİTAK MFAG 114F345 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir. Teşekkürler… UAK 2016-Bildiri-S.Ç.İnam 22