GRS 1915+105的X射线能谱分析及黑洞自旋测量

doi:10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.02.003

222首页 > 过刊浏览>2023年第64卷第2期 >15. DOI:10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.02.003

GRS 1915+105的X射线能谱分析及黑洞自旋测量
DOI:
                        10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.02.003
                    
作者:
                        王苑1,2,3王苑
中国科学院国家天文台北京100101;中国科学院国家天文台计算天体物理重点实验室北京100012;中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049
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作者单位:1. 中国科学院国家天文台 北京 100101) ;2. 中国科学院国家天文台计算天体物理重点实验室 北京 100012;3. 中国科学院大学天文与空间科学学院 北京 100049
作者简介:
通讯作者:
中图分类号:
基金项目:国家自然科学基金项目(U1838114)、科技部重点研发项目(2016YFA0400801)资助

X-ray Energy Spectra Study and Black Hole Spin Estimate of GRS 1915+105

Author:

WANG Yuan ^{^1,2,3}
WANG Yuan
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101;Key Laboratory for Computational Astrophysics, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100012;School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
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GOU Li-jun ^{^1,2,3}
GOU Li-jun
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ZHAO Xue-shan
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JIA Nan
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LI Yu-feng ^{^1,2,3}
LI Yu-feng
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Affiliation:

1. National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101;2. Key Laboratory for Computational Astrophysics, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100012;3. School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;

Fund Project:

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摘要:

GRS 1915+105是银河系内的低质量黑洞X射线双星, 其能谱和黑洞自旋已经得到了广泛的研究. 自\lk 2018年6月开始, 其X射线流量下降到了低流量水平, 其间偶尔会产生多波段的耀发. 利用Insight-HXMT (Insight-Hard X-ray Modulation Telescope, 简称为慧眼)卫星在2020年8月30日到2020年10月13日之间对GRS 1915+105 的观测数据, 研究了其能谱特性, 发现在此次爆发过程中, X射线能谱可以用一个康普顿化的多温黑体谱很好地拟合. 整个爆发的硬度强度图(Hardness-Intensity Diagram, HID)一直处于软态. 采用GRS 1915+105的最新动力学参数 $M=12.4^{+2.0}_{-1.8}$ $M_{\odot}$ , $i=60^{\circ}\pm5^{\circ}$ , $D=8.6^{+2.0}_{-1.6}$ kpc (M、 $M_{\odot}$ 、i和D分别表示黑洞质量、太阳质量、盘倾角和距离), 得到其无量纲黑洞自旋 $a_{*}$ 的一个下限 $a_{*}>0.9990$ , 确认了GRS 1915+105是一个具有极端自旋的黑洞. 考虑本地吸收体的作用, 在模型中加入了吸收成分``tbpcf' (表示一个被部分遮蔽的吸收成分模型), 其等效氢柱密度高达 $10^{23}$ cm^-2, 与``康普顿厚"的特征一致.

关键词:恒星: 黑洞, X射线: 双星, 黑洞物理

Abstract:

GRS 1915+105 is a galactic low-mass X-ray binary. Its energy spectra and black hole spin have been extensively studied. Since 2018 July, it has declined into a low-flux X-ray level, occasionally interrupted by multi-wavelength flares. Using the data of Insight-HXMT (Insight-Hard X-ray Modulation Telescope) satellite from August 30 to Oct 13, 2020, the energy spectra characteristics of GRS 1915+105 is investigated. The results show that the energy spectra can be well fitted with a Comptonized multi-temperature blackbody model. The evolution of the hardness-intensity diagram during the outburst remains in the soft state. Adopting new dynamical parameters of GRS 1915+105 (including the black hole mass M, the Sun mass $M_{\odot}$ , the inclination angle i, and the distance d): $M=12.4^{+2.0}_{-1.8}$ $M_{\odot}$ , $i=60^{\circ}\pm 5^{\circ}$ , $D=8.6^{+2.0}_{-1.6}$ kpc, the group obtains a lower limit of the black hole spin, $a_{*}>0.9990$ , confirming that GRS 1915+105 is an extremely-spinning black hole. Considering the effects of a local absorber, the group adds the absorption component ``tbpcf' into the model. Its equivalent hydrogen column density reaches $10^{23}$ $\rm cm^{-2}$ , which is consistent with the characteristics of ``Compton-thick'.

Key words:stars: black holes, X-rays: binaries, black hole physics

引用本文

王苑,苟利军,赵雪杉,冯叶,贾楠,廖振玄,李玉丰. GRS 1915+105的X射线能谱分析及黑洞自旋测量[J].天文学报,2023,64(2):15. WANG Yuan, GOU Li-jun, ZHAO Xue-shan, FENG Ye, JIA Nan, LIAO Zhen-xuan, LI Yu-feng. X-ray Energy Spectra Study and Black Hole Spin Estimate of GRS 1915+105[J]. Acta Astronomica Sinica,2023,64(2):15.

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收稿日期:2022-03-09
最后修改日期:
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在线发布日期: 2023-03-26
出版日期:

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