블랙흘 쌍성계의 비대칭 광도 곡선과 DOPPLER BEANING 효과

Abstract

블랙홀 쌍성계는 10 <TEX>$M_{\odot}$</TEX> 정도의 블랙홀과 K또는 분광형을 갖는 만기형 항성의 쌍성계로 10여 개가 보고되어 있다. 블랙홀의 동반성은 Roche lobe를 태우기 때문에, 궤도 위상에 따라서 이들의 밝기가 달라져서, 타원체형 광도 곡선을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이들 쌍성계의 광도 곡선에서 최대 밝기 위상에서 수퍼센트 정도의 비대칭성이 보고되었으며, 이 현상은 흔히 항성 흑점 모형 또는 hot impact point모형을 사용하여 설명되고 있다 이 논문에서는 블랙홀 쌍성계의 공전 속도가 대략 400 km <TEX>$s^{-1}$</TEX>일 때에 Doppler 효과에 의 한 흑체의 온도 차이는 <TEX>$DeltaT/T$</TEX> ~ 1/400에 이르며, 이에 의한 광도의 차이가 관측된 비대칭성에 충분히 크게 영향을 줄 수 있음을 지적한다. 따라서, 광도 곡선의 해석에서 특수 상대론적 효과가 고려될 때에, 단순히 계산된 항성 흑점 혹은 hot impact point의 온도와 규모에 중대한 수정이 필요할 것으로 예상된다. Black hole binary candidates are known to be composed of a black hole with 10 <TEX>$M_{\odot}$</TEX> and a K or M type companion. Because the companion is believed to fill the Roche lobe that is very aspherical, the light curves of black hole binaries are characterized by an ellipsoidal variation. It has been known that the ellipsoidal light curves exhibit asymmetric maximum brightness at the orbital phases 0.25 and 0.75, which has been attributed to star spots or the hot impact points of the accretion flow on to the accretion disk around the black hole. In this paper, it is pointed out that the special relativistic beaming effect contributes to the asymmetry of several percent often observed in the light curves. The typical orbital velocity 400 km <TEX>$s^{-1}$</TEX> observed in black hole binaries may induce the temperature difference <TEX>$\DeltaT/T$</TEX> ~ 1/400 of the late type companion star in the observer`s rest frame, because of the special relativistic Doppler beaming effect. This difference in temperature can result in several per cent of brightness sensitively dependent on the wavelength band, which is comparable to what has been observed in most black hole binary candidates. Considering the significant contribution of the special relativistic Doppler beaming effect, we conclude that the estimation of the sizes and temperatures of the star spots or the hot impact point needs serious revision.