Abstract
AT2019wey is a new galactic X-ray binary that was first discovered as an optical transient by the the Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) on December 7, 2019. AT2019wey consists of a black hole candidate as well as a low-mass companion star (Mstar ≲ 1.0M◉) and is likely to have a short orbital period (Porb ≲ 16 h). Although AT2019wey began activation in the X-ray band on March 8, 2020, it did not enter the soft state during almost the entire outburst. In this study, we present a detailed spectral analysis of AT2019wey in the low/hard state during its X-ray outburst on the basis of Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuS TAR) observations. We obtain tight constraints on several of its important physical parameters by applying the state of the art relxill relativistic reflection model family. In particular, we determine that the measured inner radius of the accretion disk is most likely to have extended to the innermost stable circular orbit (ISCO) radius, i.e., \({R_{{\rm{in}}}} = 1.38_{- 0.16}^{+ 0.23}\,{R_{{\rm{ISCO}}}}\). Hence, assuming Rin=RISCO, we find the spin of AT2019wey to be a* ∼ 0.97, which is close to the extreme and an inner disk inclination angle of i ∼ 22°. Additionally, according to our adopted models, AT2019wey tends to have a relatively high iron abundance of AFe ∼5AFe,◉ and a high disk ionization state of log ξ ∼ 3.4.
Similar content being viewed by others
References
J. E. McClintock, R. Narayan, and J. F. Steiner, Space Sci. Rev. 183, 295 (2014), arXiv: 1303.1583.
S. N. Zhang, W. Cui, and W. Chen, Astrophys. J. 482, L155 (1997), arXiv: astro-ph/9704072.
A. C. Fabian, M. J. Rees, L. Stella, and N. E. White, Mon. Not. R. Astron. Soc. 238, 729 (1989).
C. S. Reynolds, Space Sci. Rev. 183, 277 (2014), arXiv: 1302.3260.
J. A. García, T. Dauser, J. F. Steiner, J. E. McClintock, M. L. Keck, and J. Wilms, Astrophys. J. 808, L37 (2015), arXiv: 1505.03616.
J. M. Bardeen, W. H. Press, and S. A. Teukolsky, Astrophys. J. 178, 347 (1972).
J. F. Steiner, R. C. Reis, J. E. McClintock, R. Narayan, R. A. Remillard, J. A. Orosz, L. Gou, A. C. Fabian, and M. A. P. Torres, Mon. Not. R. Astron. Soc. 416, 941 (2011), arXiv: 1010.1013.
J. M. Miller, M. L. Parker, F. Fuerst, M. Bachetti, F. A. Harrison, D. Barret, S. E. Boggs, D. Chakrabarty, F. E. Christensen, W. W. Craig, A. C. Fabian, B. W. Grefenstette, C. J. Hailey, A. L. King, D. K. Stern, J. A. Tomsick, D. J. Walton, and W. W. Zhang, Astrophys. J. 775, L45 (2013), arXiv: 1308.4669.
A. L. King, D. J. Walton, J. M. Miller, D. Barret, S. E. Boggs, F. E. Christensen, W. W. Craig, A. C. Fabian, F. Fürst, C. J. Hailey, F. A. Harrison, R. Krivonos, K. Mori, L. Natalucci, D. Stern, J. A. Tomsick, and W. W. Zhang, Astrophys. J. 784, L2 (2014), arXiv: 1401.3646.
A. M. El-Batal, J. M. Miller, M. T. Reynolds, S. E. Boggs, F. E. Chistensen, W. W. Craig, F. Fuerst, C. J. Hailey, F. A. Harrison, D. K. Stern, J. Tomsick, D. J. Walton, and W. W. Zhang, Astrophys. J. 826, L12 (2016), arXiv: 1607.00343.
Y. Xu, F. A. Harrison, J. A. García, A. C. Fabian, F. Fürst, P. Gandhi, B. W. Grefenstette, K. K. Madsen, J. M. Miller, M. L. Parker, J. A. Tomsick, and D. J. Walton, Astrophys. J. 852, L34 (2018), arXiv: 1711.01346.
Y. Xu, F. A. Harrison, J. A. Kennea, D. J. Walton, J. A. Tomsick, J. M. Miller, D. Barret, A. C. Fabian, K. Forster, F. Fürst, P. Gandhi, and J. A. García, Astrophys. J. 865, 18 (2018), arXiv: 1805.07705.
J. A. García, J. F. Steiner, V. Grinberg, T. Dauser, R. M. T. Connors, J. E. McClintock, R. A. Remillard, J. Wilms, F. A. Harrison, and J. A. Tomsick, Astrophys. J. 864, 25 (2018), arXiv: 1807.01949.
Y. Dong, J. A. García, J. F. Steiner, and L. Gou, Mon. Not. R. Astron. Soc. 493, 4409 (2020), arXiv: 2002.11922.
P. A. Draghis, J. M. Miller, E. M. Cackett, E. S. Kammoun, M. T. Reynolds, J. A. Tomsick, and A. Zoghbi, Astrophys. J. 900, 78 (2020), arXiv: 2007.04324.
Y. Dong, J. A. García, Z. Liu, X. Zhao, X. Zheng, and L. Gou, Mon. Not. R. Astron. Soc. 493, 2178 (2020), arXiv: 2002.03315.
I. A. Mereminskiy, A. V. Dodin, A. A. Lutovinov, A. N. Semena, V. A. Arefiev, K. E. Atapin, A. A. Belinski, R. A. Burenin, M. V. Burlak, M. V. Eselevich, A. A. Fedotieva, M. R. Gilfanov, N. P. Ikonnikova, R. A. Krivonos, I. Yu. Lapshov, A. R. Lyapin, P. S. Medvedev, S. V. Molkov, K. A. Postnov, M. S. Pshirkov, S. Yu. Sazonov, N. I. Shakura, A. E. Shtykovsky, R. A. Sunyaev, A. M. Tatarnikov, A. Yu. Tkachenko, and S. G. Zheltoukhov, arXiv: 2107.05588.
J. L. Tonry, L. Denneau, A. N. Heinze, B. Stalder, K. W. Smith, S. J. Smartt, C. W. Stubbs, H. J. Weiland, and A. Rest, Publ. Astron. Soc. Pac. 130, 064505 (2018), arXiv: 1802.00879.
F. J. Masci, R. R. Laher, B. Rusholme, D. L. Shupe, S. Groom, J. Surace, E. Jackson, S. Monkewitz, R. Beck, D. Flynn, S. Terek, W. Landry, E. Hacopians, V. Desai, J. Howell, T. Brooke, D. Imel, S. Wachter, Q. Z. Ye, H. W. Lin, S. B. Cenko, V. Cunningham, U. Rebbapragada, B. Bue, A. A. Miller, A. Mahabal, E. C. Bellm, M. T. Patterson, M. Jurić, V. Z. Golkhou, E. O. Ofek, R. Walters, M. Graham, M. M. Kasliwal, R. G. Dekany, T. Kupfer, K. Burdge, C. B. Cannella, T. Barlow, A. V. Sistine, M. Giomi, C. Fremling, N. Blagorodnova, D. Levitan, R. Riddle, R. M. Smith, G. Helou, T. A. Prince, and S. R. Kulkarni, Publ. Astron. Soc. Pac. 131, 018003 (2019), arXiv: 1902.01872.
Y. Yao, S. R. Kulkarni, K. B. Burdge, I. Caiazzo, K. De, D. Dong, M. M. Kasliwal, T. Kupfer, J. van Roestel, J. Sollerman, A. Bagdasaryan, E. C. Bellm, S. B. Cenko, A. J. Drake, D. A. Duev, C. Fremling, M. J. Graham, S. Kaye, F. J. M. N. Miranda, T. A. Prince, R. Riddle, B. Rusholme, and M. T. Soumagnac, arXiv: 2012.00169.
Y. Yao, S. R. Kulkarni, K. C. Gendreau, G. K. Jaisawal, T. Enoto, B. W. Grefenstette, H. L. Marshall, J. A. García, R. M. Ludlam, S. N. Pike, M. Ng, L. Zhang, D. Altamirano, A. Jaodand, S. B. Cenko, R. A. Remillard, J. F. Steiner, H. Negoro, M. Brightman, A. Lien, M. T. Wolff, P. S. Ray, K. Mukai, Z. Wadiasingh, Z. Arzoumanian, N. Kawai, T. Mihara, and T. E. Strohmayer, arXiv: 2012.00160.
N. Yadlapalli, V. Ravi, Y. Yao, S. R. Kulkarni, and W. Brisken, Astrophys. J. Lett. 909, L27 (2021), arXiv: 2012.13426.
F. A. Harrison, W. W. Craig, F. E. Christensen, C. J. Hailey, W. W. Zhang, S. E. Boggs, D. Stern, W. R. Cook, K. Forster, P. Giommi, B. W. Grefenstette, Y. Kim, T. Kitaguchi, J. E. Koglin, K. K. Madsen, P. H. Mao, H. Miyasaka, K. Mori, M. Perri, M. J. Pivovaroff, S. Puccetti, V. R. Rana, N. J. Westergaard, J. Willis, A. Zoglauer, H. An, M. Bachetti, N. M. Barriére, E. C. Bellm, V. Bhalerao, N. F. Brejnholt, F. Fuerst, C. C. Liebe, C. B. Markwardt, M. Nynka, J. K. Vogel, D. J. Walton, D. R. Wik, D. M. Alexander, L. R. Cominsky, A. E. Hornschemeier, A. Hornstrup, V. M. Kaspi, G. M. Madejski, G. Matt, S. Molendi, D. M. Smith, J. A. Tomsick, M. Ajello, D. R. Ballantyne, M. Baloković, D. Barret, F. E. Bauer, R. D. Blandford, W. N. Brandt, L. W. Brenneman, J. Chiang, D. Chakrabarty, J. Chenevez, A. Comastri, F. Dufour, M. Elvis, A. C. Fabian, D. Farrah, C. L. Fryer, E. V. Gotthelf, J. E. Grindlay, D. J. Helfand, R. Krivonos, D. L. Meier, J. M. Miller, L. Natalucci, P. Ogle, E. O. Ofek, A. Ptak, S. P. Reynolds, J. R. Rigby, G. Tagliaferri, S. E. Thorsett, E. Treister, and C. M. Urry, Astrophys. J. 770, 103 (2013), arXiv: 1301.7307.
K. A. Arnaud, in XSPEC: The First Ten Years: Astronomical Data Analysis Software and Systems V, edited by G. H. Jacoby, and J. Barnes (Tucson, 1996), p. 17.
K. K. Madsen, F. A. Harrison, C. B. Markwardt, H. An, B. W. Grefenstette, M. Bachetti, H. Miyasaka, T. Kitaguchi, V. Bhalerao, S. Boggs, F. E. Christensen, W. W. Craig, K. Forster, F. Fuerst, C. J. Hailey, M. Perri, S. Puccetti, V. Rana, D. Stern, D. J. Walton, N. J. Westergaard, and W. W. Zhang, Astrophys. J. Suppl. Ser. 220, 8 (2015), arXiv: 1504.01672.
J. F. Steiner, J. E. McClintock, R. A. Remillard, L. Gou, S. Yamada, and R. Narayan, Astrophys. J. 718, L117 (2010), arXiv: 1006.5729.
A. Toor, and F. D. Seward, Astron. J. 79, 995 (1974).
J. E. McClintock, and R. A. Remillard, in Black Hole Binaries: Compact Stellar X-ray Sources, edited by R. Bellazzini, E. Costa, G. Matt, and G. Tagliaferri (Cambridge, 2006), pp. 157–214.
D. A. Verner, G. J. Ferland, K. T. Korista, and D. G. Yakovlev, Astrophys. J. 465, 487 (1996), arXiv: astro-ph/9601009.
J. Wilms, A. Allen, and R. McCray, Astrophys. J. 542, 914 (2000), arXiv: astro-ph/0008425.
K. Makishima, H. Takahashi, S. Yamada, C. Done, A. Kubota, T. Dotani, K. Ebisawa, T. Itoh, S. Kitamoto, H. Negoro, Y. Ueda, and K. Yamaoka, Publ. Astron. Soc. Jpn. 60, 585 (2008), arXiv: 0801.3315.
J. García, T. Dauser, A. Lohfink, T. R. Kallman, J. F. Steiner, J. E. Mc-Clintock, L. Brenneman, J. Wilms, W. Eikmann, C. S. Reynolds, and F. Tombesi, Astrophys. J. 782, 76 (2014), arXiv: 1312.3231.
T. Dauser, J. García, M. L. Parker, A. C. Fabian, and J. Wilms, Mon. Not. R. Astron. Soc.-Lett. 444, L100 (2014), arXiv: 1408.2347.
T. Dauser, J. Wilms, C. S. Reynolds, and L. W. Brenneman, Mon. Not. R. Astron. Soc. 409, 1534 (2010), arXiv: 1007.4937.
T. Dauser, J. Garcia, J. Wilms, M. Böck, L. W. Brenneman, M. Falanga, K. Fukumura, and C. S. Reynolds, Mon. Not. R. Astron. Soc. 430, 1694 (2013), arXiv: 1301.4922.
J. García, and T. R. Kallman, Astrophys. J. 718, 695 (2010), arXiv: 1006.0485.
J. García, T. R. Kallman, and R. F. Mushotzky, Astrophys. J. 731, 131 (2011), arXiv: 1101.1115.
J. García, T. Dauser, C. S. Reynolds, T. R. Kallman, J. E. McClintock, J. Wilms, and W. Eikmann, Astrophys. J. 768, 146 (2013), arXiv: 1303.2112.
A. A. Esin, J. E. McClintock, and R. Narayan, Astrophys. J. 489, 865 (1997), arXiv: astro-ph/9705237.
I. D. Novikov, and K. S. Thorne, in Astrophysics of Black Holes: Black Holes (Les Astres Occlus), edited by C. DeWitt, and B. DeWitt (New York, 1973), pp. 343–450.
R. R. Ross, and A. C. Fabian, Mon. Not. R. Astron. Soc. 358, 211 (2005), arXiv: astro-ph/0501116.
P. O. Petrucci, F. Haardt, L. Maraschi, P. Grandi, J. Malzac, G. Matt, F. Nicastro, L. Piro, G. C. Perola, and A. De Rosa, Astrophys. J. 556, 716 (2001), arXiv: astro-ph/0101219.
J. Poutanen, and I. Vurm, Astrophys. J. 690, L97 (2009), arXiv: 0807.3073.
J. Malzac, and R. Belmont, Mon. Not. R. Astron. Soc. 392, 570 (2009), arXiv: 0810.4458.
M. Kolehmainen, C. Done, and M. Díaz Trigo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 437, 316 (2014), arXiv: 1310.1219.
J. A. García, J. F. Steiner, J. E. McClintock, R. A. Remillard, V. Grinberg, and T. Dauser, Astrophys. J. 813, 84 (2015), arXiv: 1505.03607.
J. A. Tomsick, M. L. Parker, J. A. García, K. Yamaoka, D. Barret, J. L. Chiu, M. Clavel, A. Fabian, F. Fürst, P. Gandhi, V. Grinberg, J. M. Miller, K. Pottschmidt, and D. J. Walton, Astrophys. J. 855, 3 (2018), arXiv: 1801.07267.
B. You, Y. Tuo, C. Li, W. Wang, S. N. Zhang, S. Zhang, M. Ge, C. Luo, B. Liu, W. Yuan, Z. Dai, J. Liu, E. Qiao, C. Jin, Z. Liu, B. Czerny, Q. Wu, Q. Bu, C. Cai, X. Cao, Z. Chang, G. Chen, L. Chen, T. Chen, Y. Chen, Y. Chen, Y. Chen, W. Cui, W. Cui, J. Deng, Y. Dong, Y. Du, M. Fu, G. Gao, H. Gao, M. Gao, Y. Gu, J. Guan, C. Guo, D. Han, Y. Huang, J. Huo, S. Jia, L. Jiang, W. Jiang, J. Jin, Y. Jin, L. Kong, B. Li, C. Li, G. Li, M. Li, T. Li, W. Li, X. Li, X. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, J. Liao, C. Liu, G. Liu, H. Liu, X. Liu, Y. Liu, B. Lu, F. Lu, X. Lu, Q. Luo, T. Luo, X. Ma, B. Meng, Y. Nang, J. Nie, G. Ou, J. Qu, N. Sai, R. Shang, L. Song, X. Song, L. Sun, Y. Tan, L. Tao, C. Wang, G. Wang, J. Wang, L. Wang, W. Wang, Y. Wang, X. Wen, B. Wu, B. Wu, M. Wu, G. Xiao, S. Xiao, S. Xiong, Y. Xu, J. Yang, S. Yang, Y. Yang, Q. Yi, Q. Yin, Y. You, A. Zhang, C. Zhang, F. Zhang, H. Zhang, J. Zhang, T. Zhang, W. Zhang, W. Zhang, W. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, Z. Zhang, H. Zhao, X. Zhao, S. Zheng, D. Zhou, J. Zhou, Y. Zhu, and Y. Zhu, Nat. Commun. 12, 1025 (2021), arXiv: 2102.07602.
J. Goodman, and J. Weare, CAMCoS 5, 65 (2010).
C. S. Reynolds, L. W. Brenneman, A. M. Lohfink, M. L. Trippe, J. M. Miller, A. C. Fabian, and M. A. Nowak, Astrophys. J. 755, 88 (2012), arXiv: 1204.5747.
J. F. Steiner, and J. E. McClintock, Astrophys. J. 745, 136 (2012), arXiv: 1110.6849.
M. L. Parker, J. A. Tomsick, J. M. Miller, K. Yamaoka, A. Lohfink, M. Nowak, A. C. Fabian, W. N. Alston, S. E. Boggs, F. E. Christensen, W. W. Craig, F. Fürst, P. Gandhi, B. W. Grefenstette, V. Grinberg, C. J. Hailey, F. A. Harrison, E. Kara, A. L. King, D. Stern, D. J. Walton, J. Wilms, and W. W. Zhang, Astrophys. J. 808, 9 (2015), arXiv: 1506.00007.
D. J. Walton, K. Mooley, A. L. King, J. A. Tomsick, J. M. Miller, T. Dauser, J. A. García, M. Bachetti, M. Brightman, A. C. Fabian, K. Forster, F. Fürst, P. Gandhi, B. W. Grefenstette, F. A. Harrison, K. K. Madsen, D. L. Meier, M. J. Middleton, L. Natalucci, F. Rahoui, V. Rana, and D. Stern, Astrophys. J. 839, 110 (2017), arXiv: 1609.01293.
T. Dauser, J. Svoboda, N. Schartel, J. Wilms, M. Dovčiak, M. Ehle, V. Karas, M. Santos-Lleó, and H. L. Marshall, Mon. Not. R. Astron. Soc. 422, 1914 (2012), arXiv: 1112.1796.
S. C. Noble, J. H. Krolik, and J. F. Hawley, Astrophys. J. 711, 959 (2010), arXiv: 1001.4809.
J. D. Schnittman, J. H. Krolik, and S. C. Noble, Astrophys. J. 769, 156 (2013), arXiv: 1207.2693.
J. A. García, A. C. Fabian, T. R. Kallman, T. Dauser, M. L. Parker, J. E. McClintock, J. F. Steiner, and J. Wilms, Mon. Not. R. Astron. Soc. 462, 751 (2016), arXiv: 1603.05259.
J. A. García, T. R. Kallman, M. Bautista, C. Mendoza, J. Deprince, P. Palmeri, and P. Quinet, in The Problem of the High Iron Abundance in Accretion Disks around Black Holes: Workshop on Astrophysical Opacities (Kalamazoo, 2018), p. 282.
H. Wang, H. Zhou, W. Yuan, and T. Wang, Astrophys. J. 751, L23 (2012), arXiv: 1204.5234.
R. Duro, T. Dauser, V. Grinberg, I. Miškovičová, J. Rodriguez, J. Tomsick, M. Hanke, K. Pottschmidt, M. A. Nowak, S. Kreykenbohm, M. C. Bel, A. Bodaghee, A. Lohfink, C. S. Reynolds, E. Kendziorra, M. G. F. Kirsch, R. Staubert, and J. Wilms, Astron. Astrophys. 589, A14 (2016), arXiv: 1602.08756.
T. Dauser, J. García, and J. Wilms, Astron. Nachr. 337, 362 (2016), arXiv: 1810.09149.
A. M. Beloborodov, Astrophys. J. 510, L123 (1999), arXiv: astro-ph/9809383.
J. F. Steiner, R. A. Remillard, J. A. García, and J. E. McClintock, Astrophys. J. 829, L22 (2016), arXiv: 1609.04592.
J. F. Steiner, J. A. García, W. Eikmann, J. E. McClintock, L. W. Brenneman, T. Dauser, and A. C. Fabian, Astrophys. J. 836, 119 (2017), arXiv: 1701.03777.
A. B. Nielsen, J. Phys.-Conf. Ser. 716, 012002 (2016), arXiv: 1604.00778.
M. Axelsson, R. P. Church, M. B. Davies, A. J. Levan, and F. Ryde, Mon. Not. R. Astron. Soc. 412, 2260 (2011), arXiv: 1011.4528.
T. Fragos, and J. E. McClintock, Astrophys. J. 800, 17 (2015), arXiv: 1408.2661.
E. M. Méndez, G. E. Brown, C. H. Lee, and I. H. Park, Astrophys. J. 689, L9 (2008), arXiv: 0809.2146.
E. M. Méndez, Mon. Not. R. Astron. Soc. 413, 183 (2011), arXiv: 1011.6385.
A. R. King, and U. Kolb, Mon. Not. R. Astron. Soc. 305, 654 (1999), arXiv: astro-ph/9901296.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding authors
Additional information
Ye Feng thanks the useful discussions with Prof. Mihoko Yukita on extracting NuSTAR spectrum. Ye Feng also thanks the useful discussions with Yunfeng Chen. The software used is provided by the High Energy Astrophysics Science Archive Research Centre (HEASARC), which is a service of the Astrophysics Science Division at NASA/GSFC and the High Energy Astrophysics Division of the Smithsonian Astrophysical Observatory. This research has made use of the NuSTAR Data Analysis Software (NuSTARDAS) jointly developed by the ASI Space Science Data Center (SSDC, Italy) and the California Institute of Technology (Caltech, USA). LiJun Gou is supported by the National Program on Key Research and Development Project (Grant No. 2016YFA0400804), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. U1838114), and the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. XDB23040100).
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Feng, Y., Zhao, X., Gou, L. et al. Spectral analysis of new black hole candidate AT2019wey observed by NuSTAR. Sci. China Phys. Mech. Astron. 65, 219512 (2022). https://doi.org/10.1007/s11433-021-1790-7
Received:
Accepted:
Published:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-021-1790-7