[論文レビュー] A deep search for radio emission from three X-ray pulsars : are radio emission and X-ray pulsations anticorrelated ?

R. P. Fender, P. Roche+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 1996

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、相対論的ジェットまたはプロペラ機構と関連する電波放射の有無を検証する目的で、GX 1+4、GS 0834-430、4U 0115+63 の3つのX線パルサーに対して高感度の干渉計測定法を用いた深宇宙電波サーベイを実施した。光学的位置での電波放射は検出されず、3σの上限は数100マイクロジュール程度であった。これは、これらのシステムにおいてX線パルサーと電波放射の間に強い反相関関係があることを示唆している。

ABSTRACT

We present results from a deep search for radio emission from the X-ray pulsar systems GX 1+4, GS 0834-430 and 4U 0115+63 which have variously been suggested to possess radio jets and to be good candidates for propellor ejection mechanisms. None of these sources is detected at their optical positions, to 3 sigma limits of a few hundred micro-Jy. This places upper limits on their radio luminosities and thus on the internal energy and numbers of any relativistic electrons which are three to four orders of magnitude below those of radio-bright X-ray binaries such as SS 433 and Cyg X-3. Spectral and structural information on the proposed `radio lobes' of GX 1+4 make their association with the source unlikely. The lack of detected radio emission from any X-ray pulsar system is discussed statistically, and it is found that X-ray pulsations and radio emission from X-ray binaries are strongly anti-correlated.

研究の動機と目的

• GX 1+4、GS 0834-430、4U 0115+63 のようなX線パルサーが、相対論的ジェットまたはプロペラ機構によって電波放射を発するという仮説を検証すること。
• SS 433 や Cyg X-3 のような電波が明るいX線連星系が、X線パルサーと比べて顕著に高い電波放射度を持つかどうかを特定すること。
• GX 1+4 の周囲に提案されている電波リブが、実際にパルサー系と関連している可能性を評価すること。
• X線連星系におけるX線パルサーと電波放射の関係を統計的に評価すること。

提案手法

• センチメートル波長帯で高感度の干渉計アレイを用いた深宇宙電波観測を実施した。
• 3つのX線パルサーの光学的位置に深積分を実行し、高い感度を達成した。
• 特にGX 1+4 の電波リブとされる候補となる電波構造のスペクトル的および構造的性質を分析した。
• 標準的な電波校正技術を用いてデータを校正し、弱い信号を検出するために深宇宙画像処理を実施した。
• ジェット駆動型電波放射およびプロペラ機構の理論的モデルと、検出された電波輝度を比較した。
• X線パルサーと電波放射の相関（または相関の欠如）を統計的に評価する分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GX 1+4、GS 0834-430、4U 0115+63 のX線パルサーは、電波が明るいX線連星系と同等のレベルの検出可能な電波放射を示すか？
• RQ2 GX 1+4 の周囲に提案されている電波リブは、実際にパルサー系と物理的に関連しているか？
• RQ3 X線連星系において、X線パルサーと電波放射の間に統計的に有意な反相関関係があるか？
• RQ4 これらのX線パルサーの電波放射度の上限は何か？ また、既知のジェット駆動型システムと比べてどうか？
• RQ5 電波放射が検出されないのは、相対論的電子集団やジェット活動が存在しないことによるものと説明できるか？

主な発見

• 3つのX線パルサーのいずれに対しても、光学的位置での電波放射は検出されず、3σの検出限界は数100マイクロジュール程度であった。
• これらのパルサーの電波放射度の上限は、SS 433 や Cyg X-3 のような電波が明るいX線連星系のそれと比べて3〜4桁も低い。
• GX 1+4 の周囲に提案された電波リブのスペクトル的および構造的解析から、それらがパルサー系と関連している可能性は低いとされた。
• 統計的分析により、X線連星系におけるX線パルサーと電波放射の間に強い反相関関係があることが確認された。
• 電波放射が検出されないことは、これらのパルサーにおける内部エネルギーおよび相対論的電子の数が、ジェット駆動型システムと比べて顕著に低いことを示唆している。
• 本結果は、X線パルサーが一般的に相対論的ジェットを生成するか、検出可能なレベルでプロペラ排出機構を働かせるという考えを疑問視するものである。