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A unified accretion-ejection paradigm for black hole X-ray binaries

Authors :
F. Cangemi
Mickael Coriat
R. Belmont
Stephane Corbel
Jonathan Ferreira
Jerome Rodriguez
Maïca Clavel
G. Marcel
Julien Malzac
G. Henri
P.-O. Petrucci
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Villanova University
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département d'Astrophysique (ex SAP) (DAP)
Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Unité Scientifique de la Station de Nançay (USN)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)
Centre National d’Etudes Spatiales (CNES)Programme National des Hautes Energies (PNHE)
ANR-12-BS05-0009,CHAOS,Caractérisation des processus d'accretion-ejection dans les systèmes binaires compacts(2012)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université d'Orléans (UO)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Villanova University [USA]
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 626, pp.A115. ⟨10.1051/0004-6361/201935060⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 626, pp.A115. ⟨10.1051/0004-6361/201935060⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
EDP Sciences, 2019.

Abstract

Transients XrB exhibit different spectral shapes during their evolution. In luminosity-color diagrams, their X-ray behavior forms unexplained q-shaped cycles. We proposed a framework where the innermost regions of the accretion disk evolve as a response to variations imposed in the outer regions. These variations lead not only to modifications of the inner disk accretion rate $\dot m_{in}$ but also to the evolution of the transition radius $r_J$ between two regions. The outermost region is a standard accretion disk (SAD), whereas the innermost region is a jet-emitting disk (JED) where all the disk angular momentum is carried away vertically by two self-confined jets. In the previous papers of this series, it has been shown that such a configuration reproduces the typical spectral properties of the five canonical XrB states. The aim of this paper is now to replicate all X-ray spectra and radio emission observed during GX 339-4 2010-2011 outburst. We use the 2T plasma code presented in papers II and III, and design an automatic fitting procedure that gives the parameters $(\dot m_{in},r_J)$ that best fit each X-ray spectrum. We use RXTE/PCA X-ray data spread over 438 days, together with radio observations at 9 GHz (ATCA). We obtain the time distributions of $\dot m_{in}$ and $r_J$ that uniquely reproduce the X-ray luminosity and the spectral shape of the whole cycle. Using the classical self-absorbed jet synchrotron emission model, the JED-SAD configuration reproduces also very satisfactorily the radio properties, in particular the switch-off and -on events and the radio-X-ray correlation. Within the JED-SAD framework, radio emission can be used to constrain the underlying disk configuration. If this result is confirmed using other outbursts from GX 339-4 or other X-ray binaries, then radio could be indeed used as another means to indirectly probe disk physics.<br />Accepted for publication in A&A, 11 pages, 7 figures

Details

ISSN :
14320746, 00046361, and 20102011
Volume :
626
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy & Astrophysics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e36d7b6b60984d79ba48e6a833440f2c
Full Text :
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935060