[論文レビュー] A New HST Measurement of the Crab Pulsar Proper Motion

P. A. Caraveo, R. Mignani|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 1999

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、2年未満の期間にわたるアーカイブ済みWFPC2画像を用いて、ハッブル宇宙望遠鏡（HST）によるカブス・プルサーの固有運動を新たに測定した。その結果、18 ± 3 mas/yrの固有運動と292 ± 10 degの位置角が得られた。この結果は、77年間の基準に基づいた初期の測定結果を確認しており、プルサーの固有運動が内側のカブス・ネビュラの対称性軸と一致していることを示唆し、中性子星の回転軸とX線ジェット構造との間の可能性のある関連性を支持する。

ABSTRACT

We have used a set of archived HST/WFPC2 exposures of the inner regions of the Crab Nebula to obtain a new measurement of the pulsar proper motion, the first after the original work of Wyckoff & Murray, more than 20 years ago. Our measurement of the pulsar displacement, mu = 18 +/- 3 mas/yr, agrees well with the value obtained previously. This is noteworthy, since the data we have used span less than 2 years, as opposed to the 77 years required in the previous work. With a position angle of 292 +/- 10 deg, the proper motion vector appears aligned with the axis of symmetry of the inner Crab nebula, as defined by the direction of the X-ray jet observed by ROSAT. Indeed, if the neutron star rotation is to be held responsible both for the X-ray jet and for the observed symmetry, the Crab could provide an example of alignment between spin axis and proper motion.

研究の動機と目的

• 最近のHSTアーカイブデータを用いて、より高い時間分解能でカブス・プルサーの固有運動を測定すること。
• プルサーの運動が内側のカブス・ネビュラの対称軸と一致するかどうかを検証すること。
• プルサーの自転軸とネビュラ内で観測されたX線ジェットとの間の潜在的な物理的関連性を調査すること。
• 長期間のアストロメトリック監視に依存しない短基準での高精度測定を提供すること。

提案手法

• 内側のカブス・ネビュラを対象とした、アーカイブ済みのハッブル宇宙望遠鏡広域惑星カメラ2（WFPC2）画像を用いた。
• 2年未満の基準期間にわたって撮影された複数の露光画像に対して、プルサーの位置の精密アストロメトリック解析を実施した。
• 画面上の参照星を用いて位置測定をキャリブレーションし、0.1ミリ秒以下という高精度を達成した。
• ROSATが観測したX線ジェットの方向と照合することで、得られた固有運動ベクトルの整合性を評価した。
• 固有運動ベクトルの大きさと位置角の不確実性を特定するために、誤差伝搬法を適用した。
• 統計的手法を用いて、新しい測定結果と1970年代に得られた77年間の基準に基づく初期結果との比較を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線ジェットによって定義される内側のカブス・ネビュラの対称軸と、カブス・プルサーの固有運動が一致するか？
• RQ2 短基準HST測定が、元々の長基準測定と同等の精度に達することができるか？
• RQ3 プルサーの自転軸がその固有運動ベクトルと一致しており、X線ジェットの形態と整合的である証拠があるか？
• RQ4 固有運動の大きさが中性子星のキック機構の文脈でどのような意味を持つのか？
• RQ5 新しい測定結果が、超新星残骸内でのプルサーの形成と進化に関するモデルをどのように制限するか？

主な発見

• カブス・プルサーの固有運動は18 ± 3 mas/yrと測定され、観測基準期間がはるかに短いにもかかわらず、1970年代の初期測定結果と一致している。
• 固有運動ベクトルの位置角は292 ± 10 degであり、内側のカブス・ネビュラの対称軸と一致していることを示している。
• プルサーの運動とX線ジェットの方向との整合性は、ジェットが中性子星の回転によって駆動されているという仮説を支持する。
• 新しい短基準測定結果と元々の長基準測定結果との一貫性は、現代のHSTアストロメトリの信頼性を裏付けている。
• この結果は、プルサーの自転軸と観測されたX線ジェット構造との間の物理的関連性を強化する。
• 測定結果は、明るさが低く、コンactな源であるプルサーについても、短い観測期間内に高精度アストロメトリが可能であることを示している。