An X-Ray View of Interacting Binaries Outside The Galaxy

Abstract

Chandra and XMM-Newton are revolutionizing our understanding of compact binaries in external galaxies, allowing us to study sources in detail in Local Group Galaxies and study populations in more distant systems. In M31 the X-ray luminosity function depends on the local stellar population in the sense that areas with active star formation have more high luminosity sources, and a higher overall source density (Kong. Di Stefano. Garcia, & Greiner 2003). This result is also true in galaxies outside the Local Group; starburst galaxies have flatter X-ray luminosity functions than do spiral galaxies which are in turn flatter than elliptical galaxies. These observational results suggest that the high end of the luminosity function in star forming regions is dominated by short-lived high mass X-ray binaries.

In Chandra Cycle 2 we started a Large Project to survey a sample of 11 nearby (< 10Mpc) face-on spiral galaxies. We find that sources can be approximately classified on the basis of their X-ray color into low mass X-ray binaries, high mass X-ray binaries and supersoft sources. There is an especially interesting class of source that has X-ray colors softer (“redder”) than a typical low mass X-ray binary source, but not so extreme as supersoft sources. Most of these are probably X-ray bright supernova remnants, but some may be a new type of black hole accretor. Finally, when we construct a luminosity function of sources selecting only sources with low mass X-ray binary colors (removing soft sources) we find that there is a dip or break probably associated with the Eddington luminosity for a neutron star.

Resumen

Chandra y XMM-Newton están alterando radicalmente nuestra manera de entender las binarias compactas on galaxias externas, permitiéndonos estudiar detalladainente las fuentos on galaxias del Crupo Local, y también las poblaciones en sisternas más lejanos. En M31 la función de lumnosidad de rayos X dopende de la población estelar local en el sentido de que las áreas con formación estelar activa poseen mayor cantidad do fuentes de alta luminosidad y una mayor densidad total de fuentes (Kong, Di Stefano, Garcia, & Greiner 2003). Este resultado es también válido para galaxias fuera del Grupo Local; las galaxias con formación estelar violenta tienen funciones de luminosidad de rayos X más planas que las galaxias espiralos y las de éstas últimas son, a su vez, más planas que las de las galaxias elípticas. Estos rosultados observacionales sugieren que el final de la función de luminosidad de regiones de formación estelar està dominado por binarias de rayos X de masas altas y vidas de corta duración.

En el Ciclo 2 de Chandra hemos comenzado un extenso proyecto para explorar una muestra de 11 galaxias espirales cercanas vistas de freute (<10 Mpc). Encontramos que las fuentes se pueden clasificar de manera aproximada en base a su color en rayos X en los grupos: binarias de rayos X de masa baja, binarias de rayos X de masa aita y fuentes supersuaves. Existe una clase especialmenfe interesante de fuento cuyos colores on rayos X son más suaves (más rojos) que los de una fuente típica de rayos X de baja masa, pero no llegan al extremo de las fuentes supersuaves. La mayoría son probablemente remanentes de supernovas brillantes en rayos X, pero algunas pueden ser un nuevo tipo de agujero negro acreciente. Finalmente, construímos una función de luminosidad seleccionando solamente aquellas fuentes con colores correspondientos al grupo de binarias de rayos X de masa baja (quitando las fuentes suaves) encontrando que existe una caída о ruptura asociada probablemente con la luminosidad de Eddington de una estrella de neutrones.