A detailed temporal and spectral study of low mass X-ray binary Aql X-1 during pulse-on and pulse-off stages
Düşük kütleli X-ışın çifti Aql X-1'de atma görülen/görülmeyen aşamalar üzerine ayrıntılı zamansal ve tayfsal çalışma
- Tez No: 846560
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CAN GÜNGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Astronomy and Space Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Astronomi ve Astrofizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Düşük Kütleli X-ışını Çiftleri (LMXB'ler), yoldaşlarından birinin donör yıldız olarak da adlandırılan düşük kütleli bir yıldız, diğerinin ise kompakt bir nesne, bir kara delik veya bir nötron yıldızı (NY) olduğu ikili sistemlerdir. Bu tür sistemlerde kütle aktarım mekanizması Roche-Lob taşması (RLOF) olarak bilinir. Verici yıldız eşpotansiyel yüzeyini doldurduğunda, kendi malzemesini kompakt nesnenin Roche lobuna aktarmaya başlar. Bu malzeme NS'nin manyetik alan çizgileri aracılığıyla disk boyunca manyetik kutuplara doğru kanalize olur. Şimdiye kadar 200'den fazla LMXB keşfedilmiş olmakla birlikte bu sistemler içerisinde yer alan NS'lerin dönüş frekansları, atma olmaması nedeniyle çoğu sistemde henüz tespit edilememiştir. Atma yokluğunun arkasındaki olası senaryolar aşağıdaki gibi özetlenebilir; (i) Kompakt nesnenin manyetik alanı, diskin iç yarıçapındaki malzemeyi NY kutbuna aktarmak için çok zayıf olabilir. (ii) Kütleçekimsel mercekleme etkisi, kutup başlıklarından gelen aydınlatmayı bulanıklaştırabilir ve ardından sinyallerin genliği saptanamayan seviyelere düşebilir. (iii) X-ışını ışığının komptonize koronadan yukarı saçılmasının bir sonucu olarak akıdaki periyodik değişiklikler yok edilebilir. Madde Aktarımlı Milisaniye X-ışını Pulsarları (AMXP'ler), X-ışını ışık eğrilerinde periyodik sinyaller gösteren LMXB'lerin bir alt sınıfını oluşturur. Geçici-AMXP'ler olarak adlandırılan bu alt sınıfın bir dalında, atmalar kalıcı değildir. Henüz keşfedilen dört geçici kaynak vardır. Bu tez bağlamında, 20 yıllık gözlemler içerisinde 150~s'lik tek atım bölümüne sahip olması nedeniyle RXTE/PCA (Rossi X-ray Timing Explorer/Proportional Counter Array) verilerini kullanarak geçici-AMXP; Aql X-1 araştırıldı. Bu tuhaf kaynakların aralıklı karakteristiği, LMXB'lerdeki atma olaylarını incelemeyi ayrıcalıklı kılmaktadır. Bu kaynak için atma-görülen ve atma-görülmeyen bölgeler üzerine ayrıntılı bir tayfsal analiz sunuldu. Z^2 tekniğini kullanarak üç enerji aralığında, 3.0-13.0~keV, 13.0-23.0~keV & 23.0-33.0~keV, 128~s zaman segmentleri için zamansal analiz yapıldı ve atmaların gözlemlendiği aralığı kapsayan kaynağın üç bitişik gözlemi boyunca atma gücü takip edildi. Atmanın, yumuşak bantta Z^2 değerlerinin zamana bağlı değişimler gösterdiği ortaya konuldu. Bu bulgudan hareketle, zaman analizinden elde edilen zamanlar üzerinde atma görülen ve görülmeyen bölgeler üzerine tayfsal analizler yapıldı. Atma görülen zamanları çevreleyen 128~s'lik segmentlerde 3.0-30.0~keV enerji aralığında spektrumlar oluşturuldu ve farklı modeller ile modellendi. Atma tespit edilen verilerden çıkarılan X-ışını spektrumunu, bu aralıktan hemen öncesinde yer alan üç spektrum daha oluşturularak karşılaştırıldı. Atma görülmeyen zamanlar için en uygun modelin atma görülen zaman aralığına uymadığı görüldü ve 3-13~keV aralığında başka bir spektral bileşene ihtiyaç duyulduğu gösterildi. Atma görülen X-ışını spektrumlarına ek bir termal bileşen eklendi ve 1.75~keV sıcaklıkta 2.24~km görünür yarıçapa sahip bir kara cismin varlığı ortaya konuldu. Atma görülen bölgeye ait faz çözümlemeli tayf analizi ile 0,25-0,75 (yüksek-atım) fazlarından elde edilen X-ışını spektrumu ve 0,75-0,25 (düşük-atım) fazlarından elde edilen X-ışını spektrumu eş zamanlı modellendi ve atmanın olduğu fazlarda ek bir kara cisim eklenmesi gerektiği, bu kara cismin akıyı %8.62 artırdığı tespit edildi. Nötron yıldızının yüzeyinden gelen bu ek kara cismin hot-spot bölgesinden geldiği öne sürülerek yarıçapının 1.65~ km olduğunu ve kara cisim sıcaklığının 1.65 keV olduğu tespit edilmiş oldu.
Özet (Çeviri)
Low-mass X-ray Binaries (LMXBs) are binary systems in which one of the companions is a low-mass star, also called a donor star, and the other is a compact object, a Black Hole (BH), or a Neutron Star (NS). The mass transfer mechanism in such systems is the Roche-Lobe overflow (RLOF). When the donor star fills its equipotential surface, it starts to transfer its own material to the compact object's Roche-lobe. The transferring material has gravitational potential energy, which is the main source of the observed X-ray luminosity. This material channelize through the disk to the magnetic poles through magnetic field lines of NS. There are more than 200 LMXBs discovered up to now. The spin frequencies of the NSs associated with LMXBs have not yet been detected in most of the systems due to the lack of pulsations. The possible scenarios behind the absence of pulsations can be summarized as follows; (i) The magnetic field of the compact object might be too weak to channel the material in the inner radius of the disk through the pole of the NS. (ii) The gravitational lensing effect could blur the illumination from the polar caps, then the amplitude of the signals could decrease to undetectable levels. (iii) Due to the upscattering of X-ray light from comptonized corona, periodic changes in flux can be smeared out to an undetectable level. Accreting-millisecond X-ray Pulsars (AMXPs) constitute a subclass of LMXBs showing periodic signals in their X-ray light curve. In a branch of this subclass, so-called intermittent-AMXPs, the pulsations are not persistent. There are four intermittent sources discovered yet. In the context of this thesis, I investigated the intermittent-AMXP; Aql X-1 by using RXTE/PCA (Rossi X-ray Timing Explorer/Proportional Counter Array) data due to its only 150~s pulse episode within 20 years of observations. The intermittent characteristic of these peculiar sources makes it exclusive to study pulse phenomena in LMXBs. I present a detailed spectral analysis during the pulse-on and pulse-off stages for this source. I performed temporal analysis by using Z^2 technique in three energy ranges, 3.0-13.0~keV, 13.0-23.0~keV & 23.0-33.0~keV, for 128~s time segments and tracked the pulse power over three adjacent observations of the source covering the interval where pulses were observed. I showed the pulse is most significant in the softest band, in which the Z^2 values also show time-dependent variations. Motivated by this finding, I searched for a spectral signature in the pulse-on interval as opposed to nearby pulse-off times. I extracted 3.0-30.0~keV spectra in 128~s segments surrounding the pulse-on times and fit them with a variety of models. I then compared the X-ray spectrum extracted from the data when the pulses were detected with the three spectra extracted just before this interval. I found that the best-fit model for the pulse-off moments can not fit the pulse-on interval, indicating a need for another spectral component in the 3-13~keV range. I fitted X-ray spectra in the pulse-on interval with an additional thermal component. I found that a blackbody at a temperature of 1.75~keV with an apparent emitting radius of 2.24~km can be used to describe the variation from pulse-off times. I extracted one X-ray spectrum containing events detected in the 0.25-0.75 (pulse-low) phases and another one at 0.75-0.25 (pulse-high) phases. I show that during the pulse an additional blackbody must be added, and this blackbody increases the flux by 8.62%. I report that this additional blackbody from the surface of the neutron star has a radius of 1.65~ km and comes from the hotspot region where the blackbody temperature is 1.65~ keV.
Benzer Tezler
- Uydu görüntü verileri ve V-I-S model kullanılarak kentsel ekolojik fonksiyonun mekansal-zamansal analizi
Spatial temporal analysis of urban ecological function by using satellite image data and V-I-S model
CEMRE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİNASİ KAYA
- Index modulation based designs, error performance and physical layer security analyses for unmanned aerial vehicle networks
İnsansız hava aracı ağları için indis modülasyonu tabanlı tasarımlar, hata performansı ve fiziksel katman güvenlik analizleri
AYŞE BETÜL BÜYÜKŞAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Türkiye'de iklim değişikliğinin yağış-sıcaklığa etkisi ve kuraklık analizi: Akarcay örneği
Climate change impact on precipitation-temperature in Turkey and drought analysis: Akarcay case study
İSMAİL DABANLI
Doktora
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ ŞEN
- Analysis and classification of temporomandibular joint sounds in orthodontic patients
Ortodonti hastalarında temporomandibular eklemi bileşik seslerinin çözümlenmesi ve sınıflandırılması
AYŞEGÜL ERGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Diş HekimliğiBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL ÖZCAN GÜLÇÜR
- Uydu görüntüleri, meteorolojik veriler ve kamera fotoğrafları ile pamuk ve mısır bitkileri için rekolte tahmin modeli tasarımı: Şanlıurfa örneği
Crop yield estimation model design for cotton and maize crops using satellite imagery, meteorological data and camera photographs: Şanlıurfa case study
UĞUR ALGANCI
Doktora
Türkçe
2014
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANKUT ÖRMECİ