プロペラ効果 (1) LMXB トランジェントの光度曲

線浅井和美（理研） , MAXI チーム

1. 4U 1608 － 52 と Aql X-1 の光度曲線

2.２つのハード状態 Hard-High と Hard-Low

3. Hard-High から Hard-Low への遷移：プロペラ効

果

4. XTE J1701 － 463 への応用 Asai et al. (ApJ submitted)

MAXI/GSC による4U 1608 － 52 と Aql X-1 の光度曲線

2009.8.15 2013.1.31

H-I H-II H-III

2-10 keV

ソフト状態とハード状態

アウトバーストを 400 日くらいで繰り返す

100日

S-II S-IVS-III

H-IV

H-I H-II H-III

S-II S-IVS-III

H-IV

4U1608-52

AqlX-1

Soft Hard38

36

33

Lx

Hard-High

Hard-Low

Propeller 効果効いていない

効いている

状態 条件 質量降着の特徴

（１） Soft RA<<Rc光学的に厚い降着円盤から中性子星表面の赤道近傍に降着

（２） Hard-High

RA<Rc光学的に薄い降着円盤から中性子星表面全面に降着

（３） Hard-Low

Rc<RA<R

LC

プロペラ効果により降着が妨げられ、一部が極付近のみに降着

t

NS-LMXB 統一解釈　 Matsuoka et al. 2013

2-10keV (MAXI/GSC)

15-50keV / 2-10keV → Soft/Hard の区別に使用

AqlX-1 GSC and BAT

15-50keV (Swift/BAT)

Hard-High

Hard-Low

Soft

50 日

Soft 状態 , Hard 状態（ Hard-High と Hard-Low ）

Soft 状態と Hard 状態は、ハードネス（ 15-50keV / 2-10ke

V ）で定義。

Hard-High から Hard-Low への遷移では急激な光度減少が

起きる

　　　　→　光度の頻度分布から境界光度を決めた。

Hard-High と Hard-Low の両方が見られる例。点線は、「光度分布」から決定した急激な光度減少を起こし始める光度（右図の矢印）。

光度曲線 と 光度の頻度分布： Aql X-1

矢印は、急激な光度減少を起こし始める光度を示して

いる。

光度の頻度分布から求めたHard-High/Hard-Low の境界光度1.3×1036erg/s

点線：すべてのデータ実線： 4σ 以上のデータ

H-II

光度曲線 と 光度の頻度分布： 4U 1608 －52

光度の頻度分布から求めたHard-High/Hard-Low の境界光度1.3×1036erg/s

点線：すべてのデータ実線： 4σ 以上のデータ

H-I

H-III

4U 1608 － 52 と Aql X-1 の光度の頻度分布の考察

　頻度が急激に減少する光度は検出限界より高いＸ線光度で起きているので、有意である。4U 1608 － 52 、 Aql X-1 ともに、 1.3×1036erg/s 。

↓　この光度がプロペラ効果が効き始める光度と考えることができる。　　この場合、

Hard-High 状態（ Lx>1.3×1036erg/s ）は、　　　　　　　　　　プロペラ効果がまだ効かない (Ra<Rc)状態

Hard-Low 状態（ Lx<1.3×1036erg/s ）は、　　　　　　　　　　プロペラ効果が効いている (Ra>Rc) 状態と考えられる。

4U 1608 － 52 は B=(0.5-1.6)×108G 、 Aql X-1 はB=(0.6-1.9)×108G となった。 ( 中性子星の自転周期は 4U 1608 － 52 が 1.62 ms 、 Aql X-1 は 1.82 ms を用いた。 )

初めてＺから Atoll に遷移したトランジェント LMXB : XTE J1701 －

462Z ソース状態

500 日

Atoll 状態（Ⅴ）Soft ：紫、 Har

d ：青

RXTE/PCA の光度曲線： Lin et al. (2009)

2.2-3.6keV

8.6-18keV

Z 状態（Ⅰ～Ⅳ）HB: 青 , NB: 緑 , FB: 赤HB/NB: 深緑 , NB/FB: 黒

光度が急激に減少↓

プロペラ効果か？※Z 状態から Atoll状態へ遷移したところなので、ソフト状態で起きたの

か？

Atoll ソース状態

2006.1.19.

XTE J1701 － 462 の光度曲線 (ASM) と光度の頻度分布

他の NS-LMXB 同様ミリ秒の自転周期を仮定し、磁場を求めると　～109G である。

これは明るいときの降着円盤と磁場の相互作用から求めた磁場の値： (1-3)×109G （ Ding et al. 2011 ）と矛盾しない値である。

Z から Atoll への変化は、プロペラ効果により光度が下がることで、引き起こされたと解釈できる。

点線：すべてのデータ実線： 4σ 以上のデータ

Z から Atoll への急激な光度減少をプロペラ効果と考え、光度頻度分布により境界光度を求めた： 1.8×1037erg/s 。

まとめ

1. 4U 1608 － 52 と Aql X-1 の急激な光度変化を、 NS-LMXB の「統一解釈」をもとに、「 Hard-High 」から「 Hard-Low 」への遷移と考え、プロペラ効果によるものとして中性子星表面の磁場を求め、これまでの予想と矛盾のない結果を得た。・ これは、ハード状態でプロペラ効果が起きた例である。

2. XTE J1701 － 462 の光度曲線でも同様の解析を行い、磁場の値は Ding et al. (2011) と矛盾のない結果を得た。・ この場合は、プロペラ効果が、 Z 状態から Atoll 状態への遷移を促した例で、いわゆるソフト状態でのプロペラ効果である。

3. 中性子星の自転をミリ秒程度と仮定すると、 108G 程度の弱い磁場の場合、ハード状態でプロペラ効果が起き、 109G 程度になると、ソフト状態でプロペラ効果が起きる。・ プロペラ効果は、ソフト /ハード状態にはよらない。