[論文レビュー] A deep search for the optical counterpart to the anomalous X-ray pulsar 1E 2259+58.6

F. Hulleman, M. H. van Kerkwijk+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2000

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、Keck望遠鏡を用いた深紫外・可視光サーベイを通じて、異常X線パulsar 1E 2259+58.6の光学的同等対象物を探索した。限界等級はR = 25.7およびI = 24.3に達した。光学的対象物が検出されなかったことは、標準的な降着円盤を伴う降着駆動モデルを強く排除し、この源が降着ではなく内部エネルギーによって駆動される孤立中性子星である可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present Keck R and I band images of the field of the anomalous X-ray pulsar 1E 2259+58.6. We derive an improved X-ray position from archival ROSAT HRI observations by correcting for systematic (boresight) errors. Within the corresponding error circle, no object is found on the Keck images, down to limiting magnitudes R = 25.7 and I = 24.3. We discuss the constraints imposed by these limits, and conclude that it is unlikely that 1E 2259+58.6 is powered by accretion from a disk, irrespective of whether it is in a binary or not, unless the binary is extremely compact.

研究の動機と目的

• 深紫外・可視光画像法を用いて、異常X線パulsar 1E 2259+58.6の光学的同等対象物を探索すること。
• ROSAT HRIデータにおける系統的ボアサイト誤差を補正することで、1E 2259+58.6のX線位置を改善すること。
• 光学非検出限界を用いて、1E 2259+58.6のX線放射エネルギーの降着駆動モデルを制約すること。
• 低質量の伴星または周囲星間物質ディスクを伴う連星系がエネルギー源として成立するかを評価すること。
• X線放射エネルギーが降着ではなく、内部磁気エネルギー（磁星）によって駆動されている可能性が高いかを評価すること。

提案手法

• Keck I望遠鏡を用いて、1E 2259+58.6の領域における深紫外・可視光RバンドおよびIバンド画像を取得した。
• アーカイブされたROSAT HRIデータを再分析し、系統的ボアサイト誤差を補正することで、X線位置の精度を向上させた。
• 光度測定解析を適用し、領域の限界等級をR = 25.7およびI = 24.3として導出した。
• 降着円盤放射および伴星の明るさに関する理論的モデルと観測された光学限界を比較した。
• X線放射エネルギー、公軌道周期、光学等級の間の経験的関係（例：van Paradijs & McClintock 1994）を用いて、予想される光学フラックスを予測した。
• 主系列星およびヘリウム燃焼星のモデルスペクトルを評価し、異なる伴星仮定のもとでの予想等級を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 改善されたX線誤差円内に、異常X線パulsar 1E 2259+58.6の検出可能な光学的同等対象物が存在するか？
• RQ2 光学非検出限界は、X線放射エネルギーの供給に降着円盤モデルをどれほど強く排除するか？
• RQ3 限界値は、潜在的な連星伴星の性質および質量にどのような制約を課すか？
• RQ4 1E 2259+58.6のX線放射エネルギーは、周囲星間物質ディスクや星風からの降着によって説明可能か？
• RQ5 光学データに基づくと、X線放射エネルギーが降着ではなく内部エネルギー（例：磁星）によって供給されている可能性が高いか？

主な発見

• 改善されたX線誤差円内に1E 2259+58.6の光学的同等対象物は検出されず、限界等級はR = 25.7およびI = 24.3であった。
• 光学限界値は、連星系が極めてコンパクトである場合を除き、降着円盤モデルを強く排除する。標準的な低質量X線連星でも検出されていなければならない。
• 4U 1626−67（既知の低質量X線連星）と同等のX線放射エネルギーを持つ源の予想される光学等級はR = 24.8であり、検出限界内に位置する。
• 主系列星の伴星である場合、検出されないためにはスペクトル型K以降である必要がある。一方、質量 ≈0.3 M☉のヘリウム燃焼星では、R ≈ 25.7およびI ≈ 24.7となり、検出限界をわずかに下回る。
• いかなる光学放射も検出されなかったことは、降着駆動モデルを強く否定し、1E 2259+58.6が内部磁気エネルギーによって駆動される孤立中性子星であるという仮説を支持する。
• この結果は、回転安定性に関する独立した研究の結論とも整合しており、この源が磁星である可能性が高いことを強化する。