Polarimetry of low-mass X-ray binaries

Abstract

Изучение чёрных дыр необходимо для понимания процессов аккреции в присутствии сильных гравитационных полей. Маломассивные рентгеновские переходные двойные с чёрными дырами позволяют изучать аккрецию на чёрные дыры в различных режимах. Переходные двойные интенсивно наблюдаются в различных диапазонах (от радио до гамма), но фотометрических и спектрометрических данных зачастую недостаточно для оценки свойств чёрных дыр. Поляриметрические наблюдения двойных могут помочь установить природу физических процессов, ответственных за излучение двойных на разных энергиях. Поляризация отражает геометрические свойства источника и ориентацию магнитного поля, информация о которых может быть использована для построения модели аккрецирующей чёрной дыры. В этой работе представлены результаты оптических/инфракрасных поляриметрических наблюдений двух маломассивных рентгеновских двойных во время их вспышек с помощью специально разработанных поляриметров. Учитывая поляризацию межзвёздной среды в направлении каждого источника, была оценена степень собственной поляризации каждой двойной. Собственная поляризация рентгеновской двойной оказалась небольшой (но статистически значимой) и переменной (зависящей от спектрального состояния системы). На основе полученных данных были предложены физические модели процесса аккреции, объясняющие поведение собственной поляризации в рамках существующих теорий.

Black holes are essential for our understanding of the accretion processes in the presence of strong gravitational fields. Low-mass X-ray binary transients with a black hole present an opportunity to study accretion onto a black hole in different regimes. X-ray transients are heavily monitored in a wide range of energies (from radio to gamma), but photometric and spectrometric observations are not sufficient to constrain the properties of the accreting black holes. Polarization observations can help us identify the physical mechanisms responsible for the radiation produced at different energies. Polarization reflects the geometrical properties of the source and orientation of the magnetic field, which allows us to discriminate between suggested physical models. Here we present the results of the optical/near-infrared polarization observations of two low-mass X-ray binaries during their outbursts using custom-build polarimeters. We determine the polarization of the interstellar medium towards the sources and compute the intrinsic polarization of each transient. We report small, but statistically significant changes in the intrinsic polarization of the transients as a function of the transients' spectral state and suggest physical models that could explain such behaviour.