A new type of accretion flow in high-mass X-ray binaries with circumstellar disks

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03619
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Hokkai-Gakuen University
• Principal Investigator: Okazaki Atsuo 北海学園大学, 開発研究所, 特別研究員 (00185414)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 恒星風 / 降着円盤 / X線連星

Outline of Final Research Achievements

The Be/X-ray binary systems, the largest subgroup of high-mass X-ray binaries, consist of a neutron star and a Be star, which is a massive star with a circumstellar disk. In this study, we performed simulations of the accretion flow that occurs when the circumstellar disk is tilted relative to the binary orbital plane. We discovered that when the Be star's circumstellar disk is significantly tilted around the minor axis of the binary orbit, the two accretion flows occurring before and after periastron collide, causing the direction of the accretion flow to exhibit precession synchronized with the orbital period. Additionally, we examined the impact of the Be star's stellar wind on the accretion flow when the circumstellar disk is inclined relative to the orbital plane. Our findings suggest that in many Be/X-ray binary systems, the accretion flow is likely to be stripped away by the stellar wind during quiescent phases.

Free Research Field

天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、X線連星系の主要グループの1つであるBe/X線連星系において、星周円盤が軌道面に対して傾斜している場合に生じる複雑な相互作用を明らかにした点にある。特に、星周円盤が軌道面に対して傾斜している場合に生じる降着流の挙動を3次元シミュレーションにより調べ、傾斜した円盤が降着流の早い歳差運動を引き起こすことを見いだした。この発見は降着流の物理に対する新しい理解をもたらすものである。また、恒星風が降着流に与える影響を定量的に評価し、多くのBe/X線連星系で恒星風が降着流を剥ぎ取る可能性が高いことを示した。これにより、降着流と恒星風の相互作用について新たな知見を提供した。