X-ray Binaries in NGC 4321

Abstract

In this study, the potential optical and infrared counterparts of X-ray binary (XRB) candidates identified in the galaxy NGC 4321 (M100) were examined. Chandra archival data were used to identify X-ray sources, while HST/WFC3/UVIS and JWST/NIRCam data were utilized to identify their optical and infrared counterparts. Possible optical and infrared counterparts of X-ray binaries falling within the field of view of the HST and JWST images were searched. The X-ray luminosities of the sources were determined to be $L_X >10^{37}$ erg s$^{−1}$. A total of 78 point-like X-ray sources detected in six Chandra observations conducted between 2006 and 2020 were identified as candidate XRBs. Among these, potential counterparts were identified for 30 sources in HST images and for 16 sources in JWST images. Twenty-nine sources with optical counterparts were classified as high-mass X-ray binaries. X-ray luminosity functions were created for the XRBs and HMXBs identified in the Chandra observation with the longest exposure time. Flux variations of the X-ray binaries were examined across observations conducted at different times, revealing up to a 100-fold variation in flux.

Keywords

• X-ray: binaries
• Galaxies: spiral
• Galaxies: individual: NGC 4321

NGC 4321’deki X-ışın Çiftleri

Öz

Bu çalışmada, NGC 4321 (M100) galaksisinde belirlenen X-ışın çifti (XRB) adaylarının olası optik ve kızılötesi karşılıkları araştırıldı. X-ışın kaynaklarının belirlenmesi için Chandra arşiv verileri, optik ve kızılötesi karşılıklar için HST/WFC3/UVIS ve JWST/NIRCam verileri kullanıldı. HST ve JWST görüntülerinde teleskopların görüş alanına düşen X-ışın çiftlerinin olası optik ve kızılötesi karşılıkları araştırıldı. Kaynakların X-ışın ışıtmalarının $L_X >10^{37}$ erg s$^{−1}$ olduğu belirlendi. 2006-2020 yılları arasında yapılan altı Chandra gözleminde tespit edilen 78 X-ışın nokta-benzeri kaynak aday XRB olarak belirlendi. Bu kaynaklardan 30’u için HST görüntülerinde, 16’sı için JWST görüntülerinde potansiyel karşılıklar tespit edildi. Optik karşılığa sahip 29 kaynak yüksek kütleli X-ışın çifti olarak tanımlandı. En uzun poz süreli Chandra gözleminde belirlenen XRB ve HMXB’ler için X-ışın ışıtma fonksiyonları oluşturuldu. Farklı tarihli gözlemlerden X-ışın çiftlerinin akı değişimleri incelendi ve maksimum 100 kat değişim hesaplandı.

Anahtar Kelimeler

• X-ray: binaries
• Galaxies: spiral
• Galaxies: individual: NGC 4321

Kaynakça

1. Bellini A., Anderson J., Bedin L. R., King I. R., van der Marel R. P., Piotto G., Cool A., 2017, ApJ, 842, 6
2. Grier C. J., Mathur S., Ghosh H., Ferrarese L., 2011, ApJ, 731, 60
3. Hunt Q., Gallo E., Chandar R., Johns Mulia P., Mok A., Prestwich A., Liu S., 2021, ApJ, 912, 31
4. Kaaret P., Alonso-Herrero A., 2008, ApJ, 682, 1020
5. Lehmer B. D., ve diğ., 2019, ApJS, 243, 3
6. Patnaude D. J., Loeb A., Jones C., 2011, New Astron., 16, 187
7. Soria R., ve diğ., 2022, MNRAS, 512, 3284