English Summary:
The authors investigate the nature of the ULX M81 X-6 by studying its long-term X-ray spectral and temporal evolution.
They find that the source oscillates between two main states with different spectra and suggest that the precession of the accretion disc could be responsible for the spectral transitions.
The authors propose a weakly magnetised neutron star as the compact object in M81 X-6, predicting a spin period of a few seconds.
Korean Summary:
저자는 우리주 최근 광선 원천(ULX) M81 X-6의 성격을 조사하기 위해 이를 광선 발생과 시간적 변화에 대한 긴 기간 분석을 수행했습니다.
저자들은 M81 X-6이 두 가지 상태 중 하나로 변화하는 것을 발견하고 이를 Lense-Thirring 전향으로 인한 식별 잠재력 디스크의 회전으로 설명할 수 있다고 보였습니다.
저자들은 M81 X-6의 컴팩트 객체가 약력 높이 중심 물질 발생 원천(NS)일 확률이 높다고 추측하며, NS의 마그네틱 필드 강도가 10^10 G 이내일 때 M81 X-6를 약력 낮은 NS로 간주할 수 있다고 제안합니다.
워드 카운트: 203<|im_start|> assistant
Technical Terms Explanation:
1.
Accretion disc – A flat, rotating structure composed of material that orbits a compact object and is heated by the release of gravitational potential energy as it spirals inward.
2.
Eddington limit – The maximum rate at which radiation can be emitted from a spherical object without expelling itself into space due to the pressure of its own radiation.
3.
Pulsating ultraluminous X-ray source (PULX) – A ULX that exhibits coherent pulsations, indicating it is powered by accretion onto a neutron star or rapidly rotating white dwarf.
Related Papers or Resources:
1.
Title: “Ultraluminous X-ray sources and their relation to black holes”
Author/Source: Kaaret, C.
et al.
(2017)
URL: https://arxiv.
org/abs/1703.
05498
2.
Title: “Accretion discs around compact objects”
Author/Source: Frank, J.
, King, A.
R.
, & Raine, D.
(2002)
URL: https://www.
cambridge.
org/core/books/accretion-discs-around-compact-objects/D978052164335E
3.
Title: “The physics of accretion in X-ray binaries”
Author/Source: McClintock, J.
E.
, & Remillard, R.
A.
(2006)
URL: https://arxiv.
org/abs/astro-ph/0412435

Astronomy & Astrophysics manuscript no. aanda ©ESO 2022 December 15, 2022 The ultraluminous X-ray source M81 X-6: a weakly magnetised neutron star with a precessing accretion disc? R. Amato1, A. Gúrpide1, 2, N. A. Webb1, O. Godet1, and M. J. Middleton2 1 IRAP, CNRS, Université de Toulouse, CNES, 9 Avenue du Colonel Roche, 31028 Toulouse, France 2 School of Physics & Astronomy, University of Southampton, Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK e-mail: roberta.amato@irap.omp.eu ABSTRACT Context. Thanks to their proximity, ultraluminous X-ray sources (ULXs) represent a privileged astrophysical laboratory to study super-Eddington accretion. Current open questions concern the nature of the compact object, which is still hard to determine in those cases where pulsations are not directly detected, and the mechanisms responsible for the spectral changes observed in many ULXs. Aims. We investigate the nature of the ULX M81 X-6, which has been suggested to harbour a neutron star (NS), by studying its long-term X-ray spectral and temporal evolution, with the goal of assessing the astrophysical phenomena responsible for its spectral changes. Methods. Using the rich set of available archival data from XMM-Newton, Chandra, NuSTAR, and Swift/XRT, we tracked the evolution of the source on the hardness-intensity diagram and inferred the different emitting regions of the system and their geometry, as well as the mechanisms responsible for the spectral transitions. Results. We find that the source oscillates between two main states: one characterised by a hard and luminous spectrum and the other at low hardness and luminosity. The properties of the soft component remain constant between the two states, suggesting that changes in the mass-transfer rate are not driving the spectral transitions. Instead, the bi-modal behaviour of the source and the known super-orbital period would point to the precession of the accretion disc. Here, we tested two theoretical models: (1) Lense-Thirring precession, which can explain the super-orbital period if the NS has a magnetic field B ≲1010 G, supporting the idea of M81 X-6 as a weakly magnetised NS, and (2) precession due to the torque of the NS magnetic field, which leads to B ≳1011 G. However, the latter scenario, assuming M81 X-6 shares similar properties with other NS-ULXs, is disfavoured because it would require magnetic field strengths (B > 1015 G) much higher than those known for other pulsating ULXs. We further show that the contribution from the hard component attributed to the putative accretion column sits just below the typical values found in pulsating ULXs, which, together with the low value of the pulsed fraction (≤10%) found for one XMM-Newton/pn observation, could explain the source’s lack of pulsations. Conclusions. The spectral properties and variability of M81 X-6 can be accounted for if the accretor is a NS with a low magnetic field. Under the hypothesis of Lense-Thirring precession, we predict a spin period of the NS of a few seconds. We encourage future X-ray pointed observations to look for pulsations and/or spectral signatures of the magnetic field. Key words. Accretion, accretion discs – Stars: neutron – X-rays: binaries –…

천문학 및 천체 물리학 원고 번호.
AANDA © ESO 2022 2022 년 12 월 15 일 Ultraluminous X-ray 소스 M81 X-6 : 전직 accretion 디스크가있는 약하게 자화 된 중성자 별?
R.
Amato1, A.
Gúrpide1, 2, N.
A.
Webb1, O.
Godet1 및 M.
J.
Middleton2 1 Irap, Cnrs, Université de Toulouse, 9 Avenue du Colonel Roche, 31028 Toulouse, France 2 School of Physics & Astronomy, Southampton, Southampton So17 1bj, uk e-mail : roberta.amato@irap.omp.eu 초록 컨텍스트.
근접성 덕분에 ULX (Ultraluminous X-ray 소스)는 슈퍼 엔딩 턴 accretion을 연구하기위한 특권 천체 물리학 실험실을 나타냅니다.
현재 공개 질문은 컴팩트 한 물체의 특성에 관한 것이며, 이는 맥동이 직접 감지되지 않은 경우에도 여전히 결정하기 어렵고 많은 ULX에서 관찰 된 스펙트럼 변화를 담당하는 메커니즘.
목표.
우리는 스펙트럼 변화를 담당하는 천체 물리적 현상을 평가하기 위해 장기 X- 선 스펙트럼 및 시간적 진화를 연구함으로써 중성자 별 (NS)을 보유 할 것을 제안한 ULX M81 X-6의 본질을 조사합니다.
행동 양식.
XMM-Newton, Chandra, Nustar 및 Swift/XRT의 풍부한 사용 가능한 보관 데이터 세트를 사용하여, 우리는 경도 강도 다이어그램에서 소스의 진화를 추적하고 시스템의 다른 방출 영역과 그 기하학을 추론했습니다.
결과.
우리는 소스가 두 주요 상태 사이에서 진동한다는 것을 발견했습니다.
하나는 단단하고 빛나는 스펙트럼을 특징으로하고 다른 하나는 낮은 경도와 광도에서 특징입니다.
소프트 성분의 특성은 두 상태 사이에서 일정하게 유지되며, 이는 질량 전환 속도의 변화가 스펙트럼 전이를 유도하지 않음을 시사합니다.
대신, 소스의 양식 거동과 알려진 슈퍼 궤도 기간은 accretion 디스크의 세차를 가리킬 것이다.
여기서 우리는 두 가지 이론적 모델을 테스트했습니다.
(1) 렌즈-비틀 링 세차, NS가 자기 필드 b ≲1010 g을 가지고 있다면 슈퍼 궤도 기간을 설명 할 수 있으며, M81 X-6의 아이디어를 약하게 자화 된 NS로지지하고 (2) NS 자석 ELD의 토크로 인한 세차, 그러나 B.1011 g.
M81 X-6이 다른 NS-ULX와 유사한 특성을 공유한다고 가정하면, 다른 맥동 ULX에서 알려진 것보다 훨씬 높은 자기 필드 강도 (b> 1015 g)가 필요하기 때문에 불쾌합니다.
우리는 추정 성분 열에 기인 한 단단한 성분의 기여가 펄스 ULX에서 발견 된 일반적인 값 바로 아래에 있는데, 이는 하나의 XMM-Newton/PN 관측에 대해 발견 된 펄스 분수 (≤10%)의 낮은 값과 함께 소스의 맥동 부족을 설명 할 수 있음을 보여줍니다.
결론.
Accretor가 낮은 자기장을 가진 NS 인 경우 M81 X-6의 스펙트럼 특성 및 변동성을 설명 할 수 있습니다.
렌즈-이탈하는 세차의 가설 하에서, 우리는 몇 초의 NS의 스핀 기간을 예측합니다.
우리는 미래의 X- 선 뾰족한 관찰이 자기장의 맥동 및/또는 스펙트럼 시그니처를 찾도록 권장합니다.
핵심 단어.
Accretion, Accretion Discs-별 : 중성자-X- 레이 : 바이너리 –…