对X射线连续谱发射和通量变化的研究还没有最终揭示在分布的高亮度端(Lx > 1 e40 erg/s)的超亮X射线源(ULX)的性质。这些都是特别感兴趣的,因为光度需要超级爱丁顿吸积到一个质量约10 Msun的黑洞,或更多的标准吸积到一个中等质量的黑洞。超级爱丁顿吸积模型预测了强烈的外流风,使原子吸收线成为极端ULX性质的关键诊断。为了寻找这样的功能,我们已经进行了长期的,500公里的观测活动Holmberg IX X-1与朱雀。这是迄今为止,对于明亮的孤立ULX,铁K带通中最敏感的数据集,但我们在发射或吸收中没有发现统计上显著的原子特征;任何未检测到的窄特征必须具有小于15-20 eV的等效宽度,置信度为99%。如果观察到的质量流入和流出速率之间的趋势延伸到超爱丁顿区域,这些极限远低于预期的>150 eV的线,并且事实上排除了在各种次爱丁顿黑洞中从盘风观察到的线强度。因此,我们不能通过任何实质性的物质柱来观察Holmberg IX X-1的中心区域,排除了球形超爱丁顿吸积模型。如果Holmberg IX X-1是一个超爱丁顿源,任何相关的外流必须具有各向异性的几何形状。最后,铁元素的缺乏表明这颗伴星不可能产生强风,而霍姆伯格IX X-1必须主要通过罗氏瓣溢出吸积。
英文摘要:
Studies of X-ray continuum emission and flux variability have not conclusively revealed the nature of ultra-luminous X-ray sources (ULXs) at the high-luminosity end of the distribution (those with Lx > 1e40 erg/s). These are of particular interest because the luminosity requires either super-Eddington accretion onto a black hole of mass ~10 Msun, or more standard accretion onto an intermediate-mass black hole. Super-Eddington accretion models predict strong outflowing winds, making atomic absorption lines a key diagnostic of the nature of extreme ULXs. To search for such features, we have undertaken a long, 500 ks observing campaign on Holmberg IX X-1 with Suzaku. This is the most sensitive dataset in the iron K bandpass for a bright, isolated ULX to date, yet we find no statistically significant atomic features in either emission or absorption; any undetected narrow features must have equivalent widths less than 15-20 eV at 99% confidence. These limits are far below the >150 eV lines expected if observed trends between mass inflow and outflow rates extend into the super-Eddington regime, and in fact rule out the line strengths observed from disk winds in a variety of sub-Eddington black holes. We therefore cannot be viewing the central regions of Holmberg IX X-1 through any substantial column of material, ruling out models of spherical super-Eddington accretion. If Holmberg IX X-1 is a super-Eddington source, any associated outflow must have an anisotropic geometry. Finally, the lack of iron emission suggests that the stellar companion cannot be launching a strong wind, and that Holmberg IX X-1 must primarily accrete via roche-lobe overflow.
Swift observations of the ultraluminous X-ray source Holmberg IX X-1
Holmberg IX X-1是一个著名的超亮X射线源,其X射线亮度约为1 e40 erg/s。斯威夫特的X射线望远镜定期监测该源。自2009年4月以来,该源一直处于扩展的低光度状态。我们利用在不同光度状态下的共加光谱来研究源的光谱行为。简单的幂律和多色盘黑体模型可以排除。然而,最好的整体拟合是由具有冷黑体和暖盘黑体的双热模型提供的。这表明Holmberg IX X-1可能是一个10个太阳质量的黑洞,在比爱丁顿极限高7倍的地方吸积,或者是一个100个太阳质量的最大旋转黑洞,在爱丁顿极限处吸积,我们正在观察吸积盘的内部区域和致密物体的流出物。
X-ray spectral variability in the ultraluminous X-ray source Holmberg IX X-1
我们使用XMM-牛顿和雨燕数据来研究超铝X射线源(ULX),Holmberg IX X-1的光谱变化。光源的光度变化3-4倍,引起相应的光谱变化,这些变化是显著的,但微妙的,并且不能很好地通过简单的硬度比来跟踪。相反,我们共同添加的雨燕数据的强度箱,并做全光谱拟合光盘加上热康普顿模型。所有的数据都很好地拟合了一个低温,光学厚Comptonising日冕,和可变性可以大致的特点是降低温度和增加光学深度的源变得更亮,如预期的那样,如果日冕是逐渐质量加载的材料吹离超爱丁顿内盘。在具有类似光谱的其他ULX中观察到这种可变性行为,但与在具有更软光谱的ULX中观察到的趋势相反。这支持了ULX中存在两种不同的物理机制的想法,其中光谱从由盘状日冕主导到由风主导。
X-ray spectral cut-off and the lack of hard X-ray emission from two ultraluminous X-ray sources M81 X-6 and Holmberg IX X-1
利用Suzaku和XMM-Newton观测数据,对两个超亮X射线源(ULX)M81 X-6和Holmberg IX X-1进行了宽带X射线谱研究。我们进行联合宽带光谱分析的领域中最亮的源,即两个ULX和活动星系核(AGN)在M81,并证明了X射线光谱的ULX截止能量超过约3 keV,在朱雀HXD/PIN带的高能量的贡献可以忽略不计。在10- 30 keV波段,M81 X-6和Holmberg IX X-1的亮度上限分别为3.5e38ergs/s和1.2e39ergs/s。这些极限比M81 X-6的6.8e39ergs/s和Holmberg IX X-1的1.9e40 ergs/s的辐射热光度(0.1-30 keV)低一个数量级以上。我们的研究结果证实了早期的迹象推断,从明亮的ULX的XMM-牛顿观测光谱截止,并表明,没有一个额外的高能量幂律分量显着贡献的X射线发射。这两个ULX的光谱形式与银河系黑洞X射线双星(BHB)或活动星系核(AGN)的光谱形式有很大不同。这意味着ULX既不是恒星质量BHB的简单放大版本,也不是AGN的缩小版本。
The X-ray spectral evolution of the ultraluminous X-ray source Holmberg IX X-1
本文对Swift、XMM-Newton和NuSTAR天文台观测到的Holmberg IX X-1原型超亮X射线源(ULX)的X射线谱进行了新的分析。这颗ULX是一个持久的光源,典型的光度约为10^40 erg s^-1,在8年的时间里变化了4 ~ 5倍。我们发现,它的光谱往往演变从相对平坦的或两个组件的光谱中的中等能量带(1-6千电子伏),在较低的光度,光谱是明显弯曲和盘状在最高的光度,与峰值能量在弯曲的光谱往往随着光度的增加而减少。我们认为,ULX的光谱演化可以解释的超级爱丁顿吸积模型,在这种情况下,我们认为ULX的疏散漏斗沿其旋转轴,其大规模的辐射驱动风的范围内。光谱的变化,然后起源于增强的几何光束的吸积率增加,风漏斗变窄,导致从超临界流的中心区域的散射通量比各向同性的热发射风更快地变亮,因此弯曲的硬光谱分量占主导地位,在最高的光度。风也使漏斗边缘的光子向下康普顿散射,导致光谱的峰值能量降低。我们还证实,Holmberg IX X-1显示光谱简并与光度,并建议所观察到的差异自然解释的建议风几何的黑洞旋转轴的进动。
The evolution of a jet ejection of the ultraluminous X-ray source Holmberg II X-1
利用欧洲VLBI观测网(EVN)、Karl G. Jansky甚大阵列(VLA),以及钱德拉和斯威夫特X射线望远镜。X射线数据显示出明显的硬谱,其稳定的X射线光度彼此相隔4个月。在高分辨率EVN射电观测中,我们探测到了一个毫角秒尺度的扩展源。该源发出非热,可能光学薄同步辐射和其形态是一致的喷射喷射。9-GHz的VLA数据显示了Holmberg II X-1的一个角秒尺度的三重结构,类似于在较低频率下看到的结构。然而,我们发现中央喷射在1.5年内至少消退了7.3倍。我们估计的动力学年龄的喷射要高于2.1年。我们表明,这种快速冷却可以用简单的绝热膨胀损失来解释。Holmberg II X-1的这些性质意味着ULX射电泡可能是由喷出物而不是自吸收的致密喷流膨胀的。
NuSTAR, XMM-Newton and Suzaku Observations of the Ultraluminous X-ray Source Holmberg II X-1
我们提出了第一个宽带0.3-25.0 kev的X射线观测明亮的超亮X射线源(ULX)Holmberg II X-1,由NuSTAR,XMM-Newton和朱雀在2013年9月。NuSTAR的数据提供了Holmberg II X-1在10 keV以上的首次观测,并揭示了一个非常陡峭的高能光谱,类似于NuSTAR迄今为止观测到的其他ULX。这些观测结果进一步表明,ULX表现出的光谱状态通常不会出现在银河系黑洞双星。与其它源的比较表明Holmberg II X-1的吸积率很高,甚至可能超过了Eddington吸积率,软X射线谱(E<10 keV)似乎由两个类黑体发射分量主导,其中较热的一个可能与一个吸积盘有关。然而,所有简单的磁盘模型低于预测的NuSTAR数据以上~10 keV,并需要一个额外的发射组件在最高的能量探测,这意味着NuSTAR数据不下降与维恩光谱。我们调查这样一个额外的高能量的发射组件的物理起源,并赞成的情况下,多余的康普顿散射产生的热电晕的电子与一些属性类似的非常高的状态中看到的银河双星。从这些历元中推断出观测到的0.3-25.0 keV宽波段光度为Lx =(8.1+/-0.1 e39 erg/s,这是Holmberg II X-1的典型特征,大部分通量(约90%)在10 keV以下发射。
Discovery of a recurrent spectral evolutionary cycle in the ultra-luminous X-ray sources Holmberg II X-1 and NGC 5204 X-1
大多数超亮X射线源(ULX)现在被认为是由以超爱丁顿速率吸积的恒星质量致密天体提供动力的。虽然演化周期的发现标志着我们对银河系黑洞双星中亚爱丁顿区吸积流变化的理解取得了突破,但它们在超爱丁顿区的证据仍然难以捉摸。然而,最近的间接证据表明,在两个原型ULX:Holmberg II X-1和NGC 5204 X-1中存在重复的进化周期。在这里,我们建立在我们以前的工作,并利用Swift-XRT的长期高节奏监测,以提供这两个来源的进化周期的证据,并调查诱导其光谱转换的主要物理参数。我们研究的长期演变的两个来源,使用硬度强度图(HID)和通过Lomb-Scargle周期图和高斯过程建模,寻找周期性的变化。我们发现,这两个源遵循经常性的演变模式,其特征在于在HID的硬超铝(HUL)和软超铝(SUL)光谱制度,和第三个国家的特点类似的超软超铝(SSUL)状态。软态之间的过渡似乎是非周期性的,正如Holmberg II X-1的光变曲线的时序分析所揭示的那样,尽管需要进一步的研究。NGC 5204 X-1的光变曲线显示周期为$\sim$ 200天,可能与进化周期的持续时间有关。我们支持的情况下,从HUL到SUL的光谱变化是由于周期性增加的传质速率和随后缩小的超临界漏斗的开口角。较窄的漏斗,加上随机变化的风印记,可以解释SUL-SSUL光谱的变化。
Deep VLBI constraints on compact radio cores in four ultraluminous X-ray sources
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所);Spallation Neutron Source Science Center(散裂中子源科学中心);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);Tsinghua University(清华大学);Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);INAF—Osservatorio Astrofisico di Torino(意大利国家天体物理研究所都灵天文台);The University of Sydney(悉尼大学);INAF, Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica(意大利国家天体物理研究所空间与宇宙物理研究所)
JWST reveals a highly ionized nebula powered by an ultraluminous X-ray source with a massive black hole in the metal-poor galaxy Holmberg II
Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);AURA for ESA, Space Telescope Science Institute(欧洲航天局天文研究联盟,太空望远镜科学研究所);Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam(波茨坦大学物理与天文学研究所);Sterrenkundig Observatorium, Universiteit Gent(根特大学天文台);Institute of Space Sciences (ICE, CSIC)(空间科学研究所(地球物理与化学研究所,西班牙国家研究委员会));Centro de Astrobiología – Departamento de Astrofísica (CSIC-INTA)(天体生物学中心 - 天体物理学系(西班牙国家研究委员会-国家航空航天技术研究所))
本研究通过JWST光谱观测,首次在ULX Ho II X-1周围探测到[Ne V]和[Ne VI],直接证实该ULX关联低金属丰度星系中的高度电离星云,其电离由吸积黑洞驱动,电离条件呈各向异性。
Unveiling recurrent jets of the ULX Holmberg II X-1: evidence for a massive stellar-mass black hole?
我们报告发现一个明显的三重射电结构隐藏在超亮X射线源Holmberg II X-1的射电泡内。的形态是一致的准直射流结构,观察到发射光学薄的同步辐射。中心部分有一个陡峭的无线电频谱,并且比外部部分更亮,表明重新开始的无线电活动。我们估计最小时间平均喷流功率为2 x 10^{39} erg/s,与时间平均各向同性X射线光度至少为4 x 10^{39} erg/s相关。我们的研究结果表明,Holmberg II X-1是由一个M_BH \geq 25 M_sun的黑洞提供动力的,推测该黑洞以高爱丁顿速率吸积,并伴有间歇性的射电活动。
Puzzling accretion onto a black hole in the ultraluminous X-ray source M101 ULX-1
对于亮度超过$10^{39}$ erg s $^{-1}$的超亮X射线源(ULX),有两种解释。它们可能是中等质量的黑洞(大于100- 1000,太阳质量,$M_\odot$),以次最大(次爱丁顿)速率辐射,就像银河系黑洞X射线双星一样,但具有更大,更冷的吸积盘。或者,它们可能是以艾丁顿或超艾丁顿速率辐射的恒星质量黑洞。在被发现时,M101 ULX-1的光度为$3\times10^{39}$ erg s $^{-1}$,超软的热盘光谱具有异常低的温度-不受热电子日冕激发的光子的影响-更符合吸积中等质量黑洞的预期外观。在这里,我们报告的光学光谱监测M101 ULX-1。我们证实了先前的建议,该系统包含一个沃尔夫-拉叶星,并揭示了轨道周期为8.2天。这个黑洞的最小质量为$5M_\odot$,更可能是$20-30M_\odot$,但我们认为它不太可能是一个中等质量的黑洞。因此,它在高Eddinton比率下异常柔软的光谱违反了对恒星质量黑洞吸积的预期。吸积必须发生在被捕获的恒星风中,迄今为止,人们一直认为恒星风的效率很低,无法为超亮源提供动力。
Spitzer Observations of MF 16 Nebula and the associated Ultraluminous X-ray Source
我们介绍了斯皮策红外光谱仪(IRS)对超亮X射线源(ULX)NGC 6946 X-1及其相关星云MF 16的观测。这个ULX与著名的Holmberg II ULX具有非常相似的性质,Holmberg II ULX是第一个显示出与活动星系核中发现的红外线[O IV]发射线相当的ULX。本文试图限制ULX光谱能量分布(SED)给定的光学/紫外光度通量和高分辨率X射线观测。具体来说,钱德拉X射线数据和公布的哈勃光学/紫外数据外推产生一个完整的光学X射线SED模型。红外线和比率的光电离建模,然后用来测试不同的吸积光谱模型。虽然辐射盘模型或O-超巨星加吸积盘模型都能很好地拟合数据,但我们更倾向于后者,因为它更好地拟合星云参数。在第二种情况下,吸积盘单独主导了极紫外和X射线发射,而O超巨星负责大部分远紫外发射。
Neutrinos from hidden ultraluminous X-ray sources in the Galaxy
Instituto Argentino de Radioastronomía (CCT La Plata, CONICET(阿根廷射电天文研究所);CICPBA(拉普拉塔国立大学天文与地球物理学院);UNLP)(马德普拉塔物理研究所);Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata(马德普拉塔国立大学理学院物理系);Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata (IFIMAR – CONICET);Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Nacional de Mar del Plata
A variable ultraluminous X-ray source in a globular cluster in NGC 4649
本文报道了在椭圆星系NGC 4649中发现的一个与球状星团有关的新的超亮X射线源(ULX)。最初探测到的X射线源的光度低于5 x 10^38 erg/s,但在7年和11年后的后续观测中,它已大幅增亮至2 ~ 3 x 10^39 erg/s。在六个独立的观测过程中,它显示出显着的光谱变化,在连续斜率和吸收柱。在至少一次观察中,还存在X射线通量的短期变异性。这个天体的性质似乎与以超爱丁顿速率(即在超铝吸积状态)吸积的恒星质量黑洞一致,尽管不能排除高度超爱丁顿中子星。在至少一次观测中,吸收柱的增加与短期变率的可能增强相一致,这表明有一股由clusifully辐射驱动的风穿过我们的视线到达该物体