CYGNUS X-1 よりの X 線の時間変動 : 硬い X 線の時間変動の遅れ

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  • CYGNUS X-1 ヨリ ノ Xセン ノ ジカン ヘンドウ カタイ Xセン
  • Time Variation of the X-rays from Cygnus X-1 : Hard X-ray Time Lag

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抄録

白鳥座X-1(Cygnus X-1)は, ブラックホール候補と考えられている。その一つの特徴は, X線の強度がいろいろな時間尺度で非常に激しく変動していることである。これまで, 観測されるX線は低エネルギーの光子がブラックホールの近くにある高温(約1億度から10億度)のプラズマで逆コンプトン散乱されてできたものであると, 考えられてきた。その場合, 高エネルギー側のX線の時間変動は, 低エネルギー側のそれに比べて, 遅れが生じると期待される。我々は, 『ぎんが』に搭載された大面積比例計数管(LAC)により白鳥座X-1を観測し, その時系列データをクロス スペクトルの方法で解析を行った。その結果, 高エネルギー側のX線は, 低エネルギー側のX線に比べて遅れており, その遅れの時間は, 0.1秒周期の周波数成分における約2ミリ秒から, 300秒周期の周波数成分における数秒までほぼ直線的に増加していることをつきとめた。この時間の遅れの周波数依存性は, 逆コンプトン散乱のモデルとは矛盾するものである。白鳥座X-1では, 高エネルギー側のX線に遅れが見られるが, 準周期的振動(QPO)を示す低質量X線連星系(中性子星を含む)で観測される低周波雑音(LFN)では, 低エネルギー側のX線に遅れが見られる。この違いは, 白鳥座X-1は, ブラックホールを含むため, X線を放射しているプラズマが, ブラックホールに落ちるにつれて高温になり, やがてブラックホールに落ちて消えてしまうという描像で説明されるかも知れない。また, 我々は白鳥座X-1の観測時期, エネルギーバンドにかかわらず, 時間の遅れは0.1秒, 3秒, 10秒に特徴的構造がある事を発見した。

Cygnus X-1 has long been known as a the black hole candidate, whose X-ray flux shows rapid variability on many time scales. Its X-rays have long been considered to be due to inverse Compton scattering of low energy photons by a high temperature plasma clound of 10^8∿10^9K situated near the black hole. In this case, time variations of high energy X-rays are expected to be delayed with respect to those of lower energy X-rays. Complex cross spectrum analysis of Cygnus X-1 data taken with the large area proportional counters (LAC) onboard Ginga revealed that the time delay of the high energy X-rays with respect to the lower energy X-rays increases from about 2 msec to several sec for periods from 0.1 sec to 300 sec. This result is inconsistent with the inverse Compton scattering model of Cygnus X-1. The time lag is different in its sign from those in the low mass (QPO) X-ray stars which contain neutron stars. This seems to be explained by the fact that the X-ray emitting plasma is heating up near the black hole and disappears suddenly into the black hole. The phase lag always showed similar time behavior even if the energy ranges and observing times were different, and its characteristic time constants were about 0.1 sec, 3 sec and 10 sec.

資料番号: SA0166879000

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