EVOLUTION OF THE X-RAY BINARY SYSTEM Sco X-1

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possible evolution of a bright low-mass X-ray binary system Sco X-1 is numerically investigated within the framework of a model assuming that the donor of the system (a satellite of a neutron star) fills its Roche lobe. The calculations take into account a strong induced stellar wind (ISW) of the donor, which occurs due to irradiation by hard radiation of an accreting relativistic star. At the same time, using the example of Sco X-1, three hypotheses are investigated, within the framework of which a high rate of mass exchange can be obtained for semi-separated X-ray binary stars. The first hypothesis is the presence of a strong ISW of the donor with standard magnetic braking. Calculations have shown that in this case it is possible to obtain a high rate of mass exchange, but at the same time the donor cannot fill the Roche lobe – it “goes under it”. The second hypothesis is an increase of magnetic braking, that is, an increase of the loss of angular momentum from the system due to the magnetic stellar wind of the donor (MSW). Such an amplification may be associated with the intense ISW of the donor in the presence of a strong magnetic field. Numerical modeling shows that with an increase of MSW by ~20 times, a high rate of mass exchange is possible when the donor fills the Roche lobe. The third hypothesis suggests the possibility of canceling the direct exchange of angular momentum between the orbital moment of the system and the moment of accreted matter passing from a low-mass donor to a more massive accretor. With such cancellation, the main process, increasing the semi-axis of the orbit, disappears. Calculations show that in this case it is possible to obtain a sufficiently high rate of mass exchange. However, the most likely reason for the increase of the rate of mass exchange in low-mass X-ray binary systems is probably the increase of magnetic braking.

About the authors

A. V. Fedorova

Institute of Astronomy of the RAS

Author for correspondence.
Email: afed@inasan.ru
Russia, Moscow

A. V. Tutukov

Institute of Astronomy of the RAS

Author for correspondence.
Email: atutukov@inasan.ru
Russia, Moscow

References

  1. R. Giacconi, H. Gursky, F. R. Paolini, and B. B. Rossi, Phys. Rev. Letters 9, 439 (1962).
  2. N. Soker, J. Bublitz, and J. H. Kastner, Astrophys. J. 928, id. 159 (2022).
  3. I. S. Shklovskii, Soviet Astron. 11, 749 (1968).
  4. A. M. Cherepashchuk, N. A. Katysheva, and T. S. Khru-zina, in Highly Evolved Close Binary Stars: Catalogue (Amsterdam: Gordon and Breach Publ., 1996), p. 96.
  5. A. M. Cherepashchuk, T. S. Khruzina, and A. I. Bogomazov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 508, 1389 (2021).
  6. A. M. Cherepashchuk, T. S. Khruzina, and A. I. Bogomazov, Astron. Rep. 66, 348 (2022).
  7. I. F. Mirabel, and I. Rodrigues, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 37, 409 (1999).
  8. A. V. Fedorova and A. V. Tutukov, Astron. Rep. 66, 925 (2022).
  9. I. J. Iben, A. V. Tutukov, and L. R. Jungelson, Astrophys. J. Suppl. 100, 233 (1995).
  10. I. J. Iben, A. V. Tutukov, and A. V. Fedorova, Astrophys. J. 486, 955 (1997).
  11. A. V. Tutukov and A. V. Fedorova, Astron. Rep. 46, 765 (2002).
  12. A. V. Tutukov and A. V. Fedorova, Astron. Rep. 47, 600 (2003).
  13. K. Pavlovskii and N. Ivanova, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 456, 263 (2016).
  14. W.-C. Chen, Astron. and Astrophys. 606, 60 (2017).
  15. P. Podsiadlowski, S. Rappaport, and E. D. Pfahl, Astrophys. J. 565, 1107 (2002).
  16. K. Asai, T. Mihara, and M. Matsuoka, Publ. Astron. Soc. Japan 74, 974 (2022).
  17. A. Bahramian and N. Degenaar, arXiv:2206.10053 [astro-ph.HE] (2022).
  18. U. Kolb and H. Ritter, Astron. and Astrophys. 236, 385 (1990).
  19. S. S. Huang, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 4, 35 (1966).
  20. B. Paczynski, Acta Astronomica 16, 231 (1966).
  21. M. Diaz Trigo and L. Boirin, Astron. Nachricht. 337, 368 (2016).
  22. P. Kosec, E. Kara, A. C. Fabian, F. Fürst, et al., Nature Astron. 7, 715 (2023).
  23. P. O. Petrucci, S. Bianchi, G. Ponti, J. Ferreira, et al., Astron. and Astrophys. 649, id. A128 (2021).
  24. S. Fijma, N. Castro Segura, N. Degenaar, C. Knigge, N. Higginbottom, J. V. Hernindez Santisteban, and T. J. Maccarone, arXiv:2305.10793 [astro-ph.HE] (2023).
  25. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теория поля (М.: Физматгиз, 1962).
  26. A. V. Fedorova and A. V. Tutukov, Astron. Rep. 38, 377 (1994).
  27. A. Skumanich, Astrophys. J. 171, 565 (1972).
  28. B. Paczynski, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 9, 183 (1971).
  29. H. Lamers, G. Snow, and D. Lindholm, Astrophys. J. 455, 269 (1995).
  30. C. Hawcroft, H. Sana, L. Mahy, J. O. Sundqvist, et al., arXiv:2303.12165 [astro-ph.HE] (2023).
  31. I. Stevens, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 265, 601 (1993).
  32. S. Bogovalov and M. Petrov, Universe 7, 353 (2021).
  33. I. F. Mirabel and I. Rodrigues, Astron. and Astrophys. 398, L25 (2003).
  34. A. M. Cherepashchuk, N. A. Katysheva, T. S. Khruzina, S. Y. Shugarov, A. M. Tatarnikov, and A. I. Bogomazov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 490, 3287 (2019).
  35. A. I. Bogomazov, A. M. Cherepashchuk, T. S. Khruzina, and A. V. Tutukov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 514, 5375 (2022).
  36. A. C. Raga and J. Canto, Revista Mexicana Astron. Astrof. 58, 301 (2022).
  37. L. G. Luk’yanov, Astron. Astrophys. Trans. 27, 82 (2011).
  38. L. G. Luk’yanov and S. A. Gasanov, Astron. Rep. 55, 733 (2011).
  39. A. A. Medvedeva and S. A. Gasanov, Astron. Rep. 58, 554 (2014).
  40. P. Hertz, K. Wood, and L. Cominsky, Astrophys. J. 486, 1000 (1997).
  41. A. G. Masevich and A. V. Tutukov, Evolution of Stars: Theory and Observations (Moscow: Nauka, 1988) [in Russian].
  42. M. Gilfanov, G. Fabbiano, and B. Lehmer, arXiv:2304.14080 [astro-ph.HE] (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (76KB)
Indexing metadata
3.

Download (82KB)
Indexing metadata
4.

Download (54KB)
Indexing metadata
5.

Download (46KB)
Indexing metadata
6.

Download (72KB)
Indexing metadata
7.

Download (52KB)
Indexing metadata
8.

Download (135KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.В. Федорова, А.В. Тутуков

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».