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

• 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

X 線連星のサイズ （ from J. Orosz)

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

天体 距離 連星間距離(cm)

質量比(M1/M2)

軌道傾斜角

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 (XRB)

~10 kpc 7.1e12 17 66 31 45 ? ?

典型的な CV,XRB での例

※ 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

Proper motionParallax (solar)

orbital

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？