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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