Quantifying jet–interstellar medium interactions in Cyg X-1: Insights from dual-frequency bow shock detection with MeerKAT
Notice bibliographique
Résumé
Context. Accretion and outflows are astrophysical phenomena observed across a wide range of objects, from white dwarfs to supermassive black holes. Developing a complete picture of these processes requires complementary studies across this full spectrum of jet-launching sources. Jet–interstellar medium (ISM) interaction sites near black hole X-ray binaries provide unique laboratories that provide insights into the energetics of the jets launched from stellar-mass black holes. Aims. This work aims to detect and characterise the bow shock near one black hole X-ray binary, Cyg X-1, and then use this bow shock structure to parametrise the properties of the jet launched by Cyg X-1 over its lifetime. Methods. We used the MeerKAT radio telescope to investigate the bow shock structure formed by the interaction between the jets of Cyg X-1 and the ISM. Using new L - and S -band detections of the bow shock, we constrained the density of the unshocked ISM and mapped the bow shock’s spectral index. These values were applied to self-similar models developed initially for FR II galaxies to estimate the energy transport rate and the age of Cyg X-1 jets. Results. We successfully detect the bow shock north of Cyg X-1 in the L and S bands and report its size and brightness. We present the spectral index distribution across the bow shock, which is in the range −0.9 ≤ α ≤ 0.4, with an error distribution (0.6 ≤ Δ α ≤ 1.5) that peaks at unity. We determine that the unshocked ISM density is 6–7 cm −3 for a temperature range of 10 4 –3 × 10 6 K. This temperature range suggests that the velocity of the bow shock is 21 km s −1 < L̇ < 364 km s −1 . The age of the Cyg X-1 jet responsible for the bow shock is 0.04–0.3 Myr, and the power of the jet is constrained to 2 × 10 31 ergs s −1 < Q jet a < 1 × 10 35 ergs s −1 for the case of opening angles of 0.3°–2.0°. We also detect new morphological features of the bow shock in the S -band image. The comparison of archival H α maps with the new radio observations hints at different regions of emission, different temperature ranges, and different ISM densities. Conclusions. MeerKAT’s sensitivity and resolution effectively reveal low surface brightness features of the Cyg X-1 bow shock. The spectral index suggests a consistent emission origin across the structure. The ISM density around Cyg X-1 is on the higher end for Galactic environments, and our results indicate a lower jet energy transport rate than prior estimates. Further searches with MeerKAT will help build a statistically significant sample, advancing our understanding of black hole X-ray binary jets and their impact on their local environments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».