Bubble in the Whale: Identifying the Optical Counterparts and Extended Nebula for the Ultraluminous X-ray Sources in NGC 4631

Auteurs : Jing Guo, Jianfeng Wu, Hua Feng, Zheng Cai, Ping Zhou, Changxing Zhou, Shiwu Zhang, Junfeng Wang, Mouyuan Sun, Wei-Min Gu, Shan-Shan Weng, Jifeng Liu

arXiv: 2301.00022v1 - DOI (astro-ph.HE)
17 pages, 10 figures, accepted by ApJ

Résumé : We present a deep optical imaging campaign on the starburst galaxy NGC 4631 with CFHT/MegaCam. By supplementing the HST/ACS and Chandra/ACIS archival data, we search for the optical counterpart candidates of the five brightest X-ray sources in this galaxy, four of which are identified as ultraluminous X-ray sources (ULXs). The stellar environments of the X-ray sources are analyzed using the extinction-corrected color-magnitude diagrams and the isochrone models. We discover a highly asymmetric bubble nebula around X4 which exhibits different morphology in the H$\alpha$ and [O III] images. The [O III]/H$\alpha$ ratio map shows that the H$\alpha$-bright bubble may be formed mainly via the shock ionization by the one-sided jet/outflow, while the more compact [O III] structure is photoionized by the ULX. We constrain the bubble expansion velocity and interstellar medium density with the MAPPINGS V code, and hence estimate the mechanical power injected to the bubble as $P_w \sim 5\times10^{40}$ erg s$^{-1}$ and the corresponding bubble age of $\sim7\times 10^{5}$ yr. Relativistic jets are needed to provide such level of mechanical power with a mass-loss rate of $\sim10^{-7}\ M_{\odot}\ \rm yr^{-1}$. Besides the accretion, the black hole spin is likely an additional energy source for the super-Eddington jet power.

Soumis à arXiv le 30 Déc. 2022

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.