The Usability of the Fundamental Plane of Black Holes in ULX Classification

Abstract

Over the past 20 years, studies on ULXs (Ultra-luminous X-ray Sources) have accelerated, leading to significant progress. However, there are still many bizarre features that are not clear. In this work, a detailed examination of ULX candidates has been conducted, utilizing multi-wavelength data in both X-ray and radio bands. The data of ULX candidates were adapted to the FPBH (Fundamental Plane of Black Holes) to estimate their masses. These estimates were compared with other ULXs in the literature and the mass estimation methods used for them, leading to a modification of the FPBH to ensure its consistency for ULXs. The calculated masses were correlated with hardness ratios, the ratio of radio luminosity to X-ray luminosity, and regimes in the X-ray band to investigate the presence of specific trends. This data was compared with several other studies in the literature, using these studies as references to validate the methods employed. This classification could enable better differentiation between various types of ULXs. Furthermore, how ULXs can be incorporated into the FPBH has been demonstrated and discussed.

Keywords

• ULX
• Black Hole
• Fundamental Plane
• Catalog
• Crossmatching

ULX Sınıflandırmasında Temel Karadelik Bağıntısının Kullanılabilirliği

Öz

Son 20 yılda ULX'ler (Aşırı-Parlak X-ışın kaynakları) üzerindeki çalışmalar hızlanmış ve önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Ancak, hâlâ açıklığa kavuşmamış birçok tuhaf özellik bulunmaktadır. Bu çalışmada, ULX adaylarının detaylı bir incelemesi yapılmış ve hem X-ışını hem de Radyo dalgaboylarında çoklu dalgaboyu verileri kullanılmıştır. ULX adaylarının verileri Karadeliklerin Temel Düzlemi'ne (FPBH) uyarlanarak kütle tahminleri yapılmış ve bu tahminler literatürdeki başka diğer ULX'ler ve onlar için kullanılan kütle hesabı yöntemleriyle karşılaştırılarak FPBH, ULX'ler için tutarlı olacak şekilde modifiye edilmiştir. Hesaplanan kütleler sertlik oranları, radyo parlaklığının X-ışın parlaklığına oranı ve X-ışın bandındaki rejimlerle eşleştirilerek belirli eğilimlerin varlığı araştırılmıştır. Bu veriler, literatürdeki diğer bazı çalışmalarla karşılaştırılmış ve kullanılan yöntemlerin doğrulaması için literatür çalışmaları referans alınmıştır. Bu gruplandırma, farklı türdeki ULX'leri daha iyi ayırt etmeye olanak sağlayabilir. Ayrıca ULX'lerin FPBH'ye nasıl dahil edilebileceği gösterilmiş ve tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• ULX
• Black Hole
• Fundamental Plane
• Catalog
• Crossmatching

Kaynakça

1. Abarca D., Parfrey K., Kluzniak W., 2021, ApJ, 917, L31
2. Bachetti M., ve dig., 2014, Nature, 514, 202
3. Bernadich M. C. i., Schwope A. D., Kovlakas K., Zezas A., Traulsen I., 2022, A&A, 659, A188
4. Brightman M., ve dig., 2016, in AAS/High Energy Astrophysics Division #15. p. 207.03
5. Brightman M., ve dig., 2018, in 42nd COSPAR Scientific Assembly. pp E1.13–2–18
6. Carpano S., Haberl F., Maitra C., Vasilopoulos G., 2018, MNRAS, 476, L45
7. Centre de Données Astronomiques de Strasbourg (CDS) 2011, Aladin: Interactive Sky Atlas, Astrophysics Source Code Library, record ascl:1112.019 (ascl:1112.019)
8. Chandrajit Singha A., Senorita Devi A., 2019, in Journal of Physics Conference Series. p. 012003, doi:10.1088/1742-6596/1330/1/012003

9. Condon J. J., Cotton W. D., Greisen E. W., Yin Q. F., Perley R. A., Taylor G. B., Broderick J. J., 2002, VizieR Online Data Catalog, p. VIII/65, ADS
10. Cseh D., ve dig., 2012, ApJ, 749, 17
11. Doroshenko V., Tsygankov S., Santangelo A., 2018, A&A, 613, A19
12. Earnshaw H. P., Roberts T. P., Middleton M. J., Walton D. J., Mateos S., 2019, MNRAS, 483, 5554
13. Fabbiano G., 1989, ARA&A, 27, 87
14. Fabrika S., Mescheryakov A., 2001, in Schilizzi R. T., ed., Galaxies and their Constituents at the Highest Angular Resolutions Vol. 205, Galaxies and their Constituents at the Highest Angular Resolutions. p. 268 (arXiv:astro-ph/0103070), doi:10.48550/arXiv.astro-ph/0103070
15. Gordon Y. A., ve dig., 2021, ApJS, 255, 30
16. Gültekin K., King A. L., Cackett E. M., Nyland K., Miller J. M., Di Matteo T., Markoff S., Rupen M. P., 2019, ApJ, 871, 80
17. Israel G. L., 2017, Taking the beat of the UNSeEN (The Ultraluminous NS populatioN of ULXs), XMM-Newton Proposal ID #82445
18. Israel G. L., ve dig., 2017, in Ness J.-U., Migliari S., eds, The X-ray Universe 2017. p. 104
19. Jang I., Gliozzi M., Satyapal S., Titarchuk L., 2018, MNRAS, 473, 136
20. King A. R., Davies M. B., Ward M. J., Fabbiano G., Elvis M., 2001, ApJ, 552, L109
21. King A., Lasota J.-P., Middleton M., 2023, New Astron. Rev., 96, 101672
22. Lipunova G. V., 1999, Astronomy Letters, 25, 508
23. Merloni A., Heinz S., di Matteo T., 2003, MNRAS, 345, 1057
24. Migliari S., Ghisellini G., Miller-Jones J., Russell D., 2012, in International Journal of Modern Physics Conference Series. pp 108–113, doi:10.1142/S2010194512004485
25. Muno M. P., Belloni T., Dhawan V., Morgan E. H., Remillard R. A., Rupen M. P., 2005, ApJ, 626, 1020
26. Poutanen J., Lipunova G., Fabrika S., Butkevich A. G., Abolmasov P., 2007, MNRAS, 377, 1187
27. Rodríguez Castillo G. A., ve dig., 2020, ApJ, 895, 60
28. Shakura N. I., Sunyaev R. A., 1973, A&A, 24, 337, ADS
29. Sutton A. D., Roberts T. P., Walton D. J., Gladstone J. C., Scott A. E., 2012, MNRAS, 423, 1154
30. Sutton A. D., Roberts T. P., Middleton M. J., 2013, MNRAS, 435, 1758
31. Titarchuk L., Shaposhnikov N., 2005, ApJ, 626, 298
32. Tsygankov S. S., Doroshenko V., Lutovinov A. A., Mushtukov A. A., Poutanen J., 2017, A&A, 605, A39
33. Tunç E., 2024, Master’s thesis, Middle East Technical University
34. Wiktorowicz G., Sobolewska M., Lasota J.-P., Belczynski K., 2017, ApJ, 846, 17
35. Wolter A., Rushton A., Mezcua M., Cseh D., Pintore F., Prandoni I., Paragi Z., Zampieri L., 2015, in Advancing Astrophysics with the Square Kilometre Array (AASKA14). p. 91 (arXiv:1412.5643), doi:10.22323/1.215.0091
36. van den Eijnden J., ve dig., 2021, MNRAS, 507, 3899