黑洞X射线双星Swift J1727.8-1613在JED-SAD框架下的光谱偏振研究
Spectro-polarimetric study of the black hole X-ray binary Swift J1727.8-1613 in the JED-SAD framework
- Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
- CNRS（法国国家科学研究中心）
- IPAG（格勒诺布尔行星与天体物理实验室）
- National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
- CEA（法国原子能和替代能源委员会）
- IRFU（核物理研究所）
- Université de Toulouse（图卢兹大学）
- IRAP（天体物理研究研究所）
- University of Turku（图尔库大学）
- Università Roma Tre（罗马三分大学）
- Ehime University（爱媛大学）
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）
- Chiba University（千叶大学）
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中文总结 AI 辅助
本研究利用JED-SAD框架和MONK辐射转移代码，模拟了黑洞X射线双星Swift J1727.8-1613亮暗两种硬态的光谱偏振，发现暗态重现良好而亮态偏振角偏差90度，并探讨了非热粒子与盘风散射等解释。
中文摘要 AI 辅助
背景：Swift J1727.8-1613是一颗X射线双星，在其2023-2024年爆发期间被观测到，包括亮和暗两种硬态，它们具有相似的X射线偏振特征，但流量相差两个数量级。目的：我们旨在重现这两种硬态的光谱偏振特性。方法：我们在JED-SAD框架下对其光谱进行建模，并使用MONK广义相对论辐射转移代码计算最佳拟合配置的X射线偏振特性。结果：两种光谱在JED-SAD框架内均得到了很好的重现，尽管主导的辐射过程不同：亮态为自康普顿轫致辐射，暗态为自康普顿同步辐射。在亮态中，模拟的偏振分数保持在观测值约4%以下，而偏振角与观测结果相差90度，这是因为JED具有较大的垂直光学深度。相比之下，暗态模拟的偏振分数约为3%，其偏振角垂直于盘面，两者都与IXPE的测量结果大体一致。由于法拉第去偏振效应，暗态的结果对磁场配置在很大程度上不敏感。结论：暗硬态的光谱偏振特性得到了很好的重现，而亮态的则未能重现。我们讨论了非热粒子分布和吸积盘风中的电子散射作为观测到的亮态偏振的可能解释。
英文摘要
Context. Swift J1727.8-1613 is an X-ray binary observed during its 2023-2024 outburst, including bright and dim hard states with similar X-ray polarimetric signatures but fluxes differing by two orders of magnitude. Aims. We aim to reproduce the spectro-polarimetric properties of these two hard states. Methods. We modelled their spectra in the JED-SAD framework and computed the X-ray polarisation properties of the best-fit configurations with the MONK general relativistic radiative transfer code. Results. Both spectra are well reproduced within the JED-SAD framework, although the dominant radiative process differs: self-Comptonised bremsstrahlung in the bright state and self-Comptonised synchrotron in the dim state. In the bright state, the simulated polarisation fraction remains below the observed value of about 4%, while the polarisation angle differs from the observations by 90 degrees because of the JED's large vertical optical depth. In contrast, the dim state's simulated polarisation fraction is about 3% and its polarisation angle is perpendicular to the disk, both broadly consistent with IXPE measurements. The dim-state results are largely insensitive to the magnetic field configuration because of Faraday depolarisation. Conclusions. The dim hard state's spectro-polarimetric properties are well reproduced, whereas those of the bright state are not. We discuss a non-thermal particle distribution and electron scattering in an accretion-disk wind as possible explanations for the observed bright-state polarisation.
