IRSF/SIRIUS**** X****A0535-668
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Transcript IRSF/SIRIUS**** X****A0535-668
IRSF/SIRIUSを用いた
X線連星系A0535-668の赤外線観測
河内研究室
0BSNM006 鈴木健太
outline
• introduction
– Be星・パルサー
– Be/X線連星系
• 観測天体 A0535-668
• 観測
– IRSF望遠鏡・検出器SIRIUS
• データ解析
• 結果
– 光度曲線と時間変動
– 考察
• まとめ
Be星・パルサー
• Be星
– 大質量星(>10Msolar)
• スペクトル型：O型・B型
– 輝線(emission line)
• 水素(Hαなど)
– 星周円盤(disk)
• 赤外線を放射
• パルサー (中性子星)
http://www.oca.eu/stee/page1/page3/page3.html
– 質量：～1Msolar 半径：10km 磁場：～1012G
– 電波・X線などで周期的なパルスが観測
Be/X線連星系
• Be星+パルサー
• 遠星点付近
遠星点
パルサー
– 恒星風との相互作用
(弱いX線放射)
• 近星点付近
– パルサーがdiskに突入
– 質量降着→X線outburst
– 輻射圧でdiskが加熱
→可視光で増光
赤外線でも増光
Be星
近星点
A0535-668連星系
•
•
•
•
•
•
スペクトル型：B2Ⅲe
周期：16.651日
LMC内(～55kpc)
離心率：>0.4
パルス周期：69ms
カタログ等級(赤外線)
– J:15.152
H:15.099
Jバンドの実際の画像
Ks:15.738
A0535-668～過去の観測～
• 1977年
– X線：1039erg s-1
– 可視光：2等級増光
– スペクトル型が赤化
可視光(1993～1998)
明
• 1990年～
– X線：弱いoutburst
(1037erg s-1)
– 可視光：0.15等級増光
• 現在
暗
– X線：outburstなし
– 赤外線でも0.1等程度増光(?)
近星点
観測
• IRSF1.4m望遠鏡
– 南アフリカ天文台
サザーランド観測所
– 視野：7′.7
• 近赤外線3色同時撮像装置
(SIRIUS)
– J,H,Ksバンド
• 観測日
中心波長
Jバンド
Hバンド
Ksバンド
1.215μm
1.654μm
2.157μm
– 2010年12月12日～2011年1月4日 (計23回)
– 15秒露光 10枚 (150秒/回)
2周期分
解析手法
• 比較星を用いる
– 観測条件の補正のため
– 十分に明るい天体(カタログ等級)
– 変光天体ではない
• 2色図を作り、主系列星と推定される
• 基準日を設定
– 遠星点に近い観測日 (2010年12月23日)
基準日に対する等級の相対変化
3天体
M : 測光等級
⊿M Mt 1 Mt std
解析方法
観測条件による
振る舞い
⊿M
平均値
⊿M1,2,3
相対的な変化量
(相対等級)
0
観測値
基準日
(std)
MERR: 測光誤差
t1
時間
2
2
2 dm
STDEV
g
com p
⊿MT
2
MERRT2,t 1 MERRT2,t std STDEVcom
p
結果～Jバンド～
近星点
近星点
明
変動検定
χ2/dof=19.847/19
⇓
有意確率：40.38%
(水準：0.27%)
時間変動確認できず
暗
2010年12/12
2011年1/4
結果～Hバンド～
近星点
近星点
明
変動検定
χ2/dof=20.145/19
⇓
有意確率：38.59%
(水準：0.27%)
時間変動確認できず
暗
2010年12/12
2011年1/4
結果～Ksバンド～
近星点
近星点
明
変動検定
χ2/dof=5.172/18
⇓
有意確率：99.86%
(水準：0.27%)
時間変動確認できず
暗
2010年12/12
2011年1/4
考察
• 時間変動は確認されなかった
• 相対等級の誤差が大きい
2
2 MERRT2,t 1 MERRT2,t std STDEVcom
p
• 仮定：0.1等の変動(3σ)
⇒測光誤差 MERR≦0.023
– J：0.054
H：0.078
Ks：0.277
• 改善策
– 露光時間、重ね合わせる枚数を増やす
露光時間・重ね合わせ枚数
• 露光時間*重ね合わせ枚数：積分時間 n [sec]
• S/N比を考える
1
S
n
N
S
MERR
N
n
• 今回：15秒*10枚=150 [sec]
– MERRj ：0.054
• MERRj ≦0.023
– n ：5.5倍
1
2
まとめ
• IRSF/SIRIUSを使って、X線連星A0535-668の赤
外線観測を行った
• 基準日&比較星から、A0535-668の2周期分
の等級変動量を求めた
• J,H,Ksバンドで変動は見られなかった
• 変動なしは「誤差の大きさ」から
– 誤差：測光誤差
– 0.1等の変動を見るためには測光誤差≦0.023
– 対策：露光時間・重ね合わせ数を増やす
• 積分時間を5.5倍
バックアップ
S/N比
S
N
S
N
flux g
area
flux g area[1
] sky g R2
ring
nflux g
area
nflux g area[1
] nsky g nR2
ring
n flux g
area
2
n flux g area[1
] sky g R
ring
S
n
N
IRSF/SIRIUSの限界等級
•
•
•
•
J ：19.2
H ：18.6
Ks ：17.3
15分露光
– 今回：15秒×10枚=2.5分露光
Be star
• 早期の大質量星(O,B型)で、水素の輝線
(emission)を出している天体
– 輝線：ガス円盤から放射
• ガス円盤：Be星自身の質量を放出
– Be星の自転がbreak-up速度に近い速度
• ガス円盤の半径：～10R*
Be星のスペクトル型別分布
• 上図がBe星150天体
の分布
• 下図がBe/X線連星
の分布
• Be/X線連星は”早期”
のB型に多い
パルサー
自転
電磁波
磁場
磁軸
パルサー
• Pdot:パルサーの自転エネルギーの損失量
– 回転エネルギーを放射に転換している
– 回転エネルギー
1 2 1 2
E I I 2 2 IP2
2
2 P
2
– 回転エネルギーの損失量＝放射量
dE
Edot
4 2 IP3 Pdot
dt
A0535-668 outburst(@1980)
静穏期
outburst
スペクトル型
B2Ⅲ
B9Ⅰ
表面温度
19000
12500
V等級
15
13
半径Rsolar
12
45
X線Luminosity
1037erg/s
1039erg/s
A0535-668
スペクトル型
B2Ⅲe
表面温度
19000
V等級
15
軌道周期
16.651d
離心率
>0.4 (0.7)
パルス周期
69ms
Edot
観測
• InfraRed Survey Facility (IRSF)
– 南アフリカ天文台サザーランド観測所
• 2011年12月12日～1月4日
– 観測回数：23回
– 軌道周期2周期分
– 内、3回分は天候等の理由で使えない
近赤外線の大気透過率
Ksバンド?
• Kバンドの領域では
長波長側で急激に
熱輻射が増える
• K’, Ksバンド
• K’：1.94～2.29μm
• Ks：1.99～2.31μm
検出器
• 近赤外線3色同時撮像装置SIRIUS
SIRIUS
検出器
観測波長
画素スケール
視野(IRSF1.4m望遠鏡搭載時)
大きさ
重量
HgCdTe 1024×1024 3個
J,H,Ks(フィルター固定)
0’’.45
7’.7
800×600×600 cm3
150kg
一次解析
• dark処理
• flat処理
• ディザリング
– matchingと重ね合わせ
• 画像にRADecを入力
– pixel座標→天球座標
dark処理
• 熱によるノイズなどを軽減するための処理
• 露光時間によってdarkノイズ量は増える
– 観測した露光時間のダーク画像が必要
• 検出器のシャッターを開かない状態で撮像
2秒露光dark
20秒露光dark
フラット処理
• 検出器のピクセルごとに感度が異なる
• 感度補正(規格化)のための処理
• 薄明時や薄暮時の空を撮像
フラット開始時(K～8000)
フラット終了時(J～1000)
撮影手法 ~ディザリング~
デッドスペース
バッドピクセル
デッドスペース
撮影手法 ~ディザリング~
撮影手法 ~ディザリング~
利点
･デッドスペース&バッドピクセル
の解消
・中心部分(ターゲット部分)の
S/N比が向上
欠点
・時間分解能が悪い
→短時間の変化はわからない
-最短時間(偏光観測) ：約10分
RADec入力
• 1次処理を終えた画像には、天球座標の情報
はない
• 2MASSカタログ(観測領域)
• 画像中心の座標
解析～比較星の選定～
• 視野内の2MASSの天体カタログ
– カタログ等級(J,H,Ks>12等)
– カタログから2色図
– 視野中心
– 他の星との孤立性
孤立性がある天体
孤立性がない天体
2色図
χ2検定
n
2
i 1
RMi WM
2
2
i
RME
• RMi：変動量
• RMEi：変動量のエラー
• WM：加重平均
– 重み：RMEi
• χ2⇒有意確率
有意確率<有意水準
有意水準：0.27%(3σ)
IRAFによる等級の算出
sum：aperture内の総カウント数, msky：skyの総カウント数
area：aperture面積[pixel2], zmag：等級のoffset
itime：露光時間[sec], epadu：CCDのゲイン [e-/adu]
stdev：skyのばらつき, nsky：skyのピクセル数
flux sum area msky
mag zmag 2.5log flux 2.5logitime
flux
area
2
error
area stdev 1
epadu
nsky
error
merr 1.0857
flux
測光の設定
•
•
•
•
aperture
annulus
dannulus
epadu
⇒ area
⇒ nsky
flux
area
2
error
area stdev 1
epadu
nsky
設定値
フィルター別
MERR, FLUX, MSKY, STDEV
MERR
FLUX
MSKY
STDEV
110101n2
##
##
##
##
J
0.066
917.6973
308.8727
2.51047
H
0.090
1250.981
2385.784
4.079487
K
0.201
962.7044
8079.509
7.001539
110101n1
##
##
##
##
K
2.316
89.2915
8211.847
7.494463
MSKY
FLUX
MERR
STDEV
MERR
スカイ画像
• Jバンド
：特になし
• Hバンド
：OH夜光
• Ksバンド
：ほこりなど
の熱輻射
可視光変動
軌道周期で畳みこみ
Jバンド
明
変動検定
χ2/dof=39.694/39
⇓
有意確率：43.90%
(水準：0.27%)
暗
軌道周期変動なし
軌道周期で畳みこみ
Hバンド
明
変動検定
χ2/dof=40.289/39
⇓
有意確率：41.30%
(水準：0.27%)
暗
軌道周期変動なし
軌道周期で畳みこみ
Ksバンド
明
変動検定
χ2/dof=8.309/38
⇓
有意確率：100.0%
(水準：0.27%)
暗
軌道周期変動なし
結果～RXTE-ASM～
RXTE-ASMのライトカーブ
X線(1.5-12keV)
変動検定
χ2/dof=63.2/44
⇓
有意確率：3.03%
(水準：0.27%)
変動なし
近星点
近星点
結果～MAXI-GSC～
MAXIのライトカーブ
X線(2-20keV)
変動検定
χ2/dof=81.29/76
⇓
有意確率：31.8%
(水準：0.27%)
時間変動確認できず
近星点
近星点
outburst
1977年のoutburst
HEAO-1
~1039erg/s
outburst
1990年のoutburst
ROSAT
~4×1037erg/s
~2×1037erg/s
可視光分光
@1994
測光誤差～J～
測光誤差～H～
測光誤差～Ks～