[論文レビュー] BeppoSAX monitoring of the ``anomalous'' X-ray pulsar 4U 0142+61

G. L. Israel, T. Oosterbroek+8 more|arXiv (Cornell University)|Apr 8, 1999

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、1997年1月から1998年2月にかけてのBeppoSAX観測を通じて、異常X線パulsar 4U 0142+61のモニタリングが行われ、ほぼ一定の周期減少率（~2×10⁻¹² s s⁻¹）が明らかになった。源は二重ピーク型のパルスプロファイルを示し、位相平均スペクトルは急勾配のパワーロー（Γ ≈ 4）に加え、黒体成分（kT ≈ 0.4 keV）を組み合わせたモデルで最もよく適合する。これは、恒久的なX線放射と磁気双極子減速に一致する長期的回転進化を示す磁気星候補としての分類を支持する。

ABSTRACT

The 8.7s X-ray pulsar 4U 0142+61 was monitored by BeppoSAX between January 1997 and February 1998. This source belongs to the rapidly growing class of "anomalous" X-ray pulsars (AXPs) which have pulse periods in the 6-12s range and no plausible optical, infrared or radio counterparts. The BeppoSAX periods measurements show that 4U 0142+61 continues its spin-down at a nearly constant rate of about 2 times 10^{-12}s s^{-1}. The 0.5-10 keV pulse shape is double peaked. The phase-averaged spectrum can be described by a steep absorbed power-law (Gamma about 4) plus a blackbody with kT = 0.4 keV. 4U 0142+61 was also detected serendipitously in a March 1996 RossiXTE observation pointed towards the nearby 1455s X-ray pulsar RX J0146.9+6121. The timing analysis results are reported for this observation and the spin history of 4U 0142+61 since 1979 is discussed.

研究の動機と目的

• BeppoSAX観測を用いて、異常X線パルサー4U 0142+61の長期的回転進化をモニタリングすること。
• 0.5–10 keVエネルギー範囲における4U 0142+61のX線スペクトル的および時間的性質を特徴づけること。
• 1979年から遡って4U 0142+61の周期変化履歴を、アーカイブデータおよび同時期の観測データを組み合わせて調査すること。
• 4U 0142+61の振る舞いが、特に恒久的放射と周期減少率に着目した磁気星モデルと整合するかどうかを評価すること。

提案手法

• 1997年1月から1998年2月までの13か月間にわたり、BeppoSAXを用いて4U 0142+61の観測が実施された。
• 光度曲線からパルス周期の測定値が抽出され、源の周期減少進化が追跡された。
• 位相平均スペクトルは、パワーローと黒体成分の組み合わせを用いてフィットされ、吸収は光電気吸収成分によって考慮された。
• BeppoSAXデータのタイミング解は、1996年のRossiXTE観測で偶然検出されたRX J0146.9+6121のデータを含むアーカイブデータと統合された。
• 全観測期間にわたる位相連携タイミング解析を用いて、周期減少率と周期微係数が計算された。
• 1979年から1998年までのデータを統合することで、磁気双極子減速理論モデルとの比較が可能な、回転履歴の再構築が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4U 0142+61の長期的周期減少率は何か？また、時間経過に伴い一定のままであるか？
• RQ2 0.5–10 keV帯における4U 0142+61のスペクトル的特性は何か？それらが示唆する物理的成分は何か？
• RQ3 4U 0142+61のパルスプロファイルはどのように変化するのか？二重ピーク形状は、放射の幾何学的配置に何を示唆するか？
• RQ4 観測された4U 0142+61の周期進化は、磁気双極子放射モデルで説明可能か？
• RQ5 1996年のRossiXTE観測で近くのパルサーを観測していた際、4U 0142+61が偶然検出された意義は何か？

主な発見

• 4U 0142+61の周期減少率は約2×10⁻¹² s s⁻¹とほぼ一定であり、安定した回転エネルギー損失を示している。
• 0.5–10 keV帯における4U 0142+61のパルスプロファイルは二重ピーク型であり、複雑な放射ビームの幾何学的配置または複数の放射領域を示唆している。
• 位相平均スペクトルは、光子指数Γ ≈ 4の急勾配パワーローに加え、kT ≈ 0.4 keVの黒体成分を組み合わせたモデルで最もよく適合する。
• 源は1996年のRossiXTE観測で、近くのパルサーRX J0146.9+6121の観測の際に偶然検出された。これにより、恒久的なX線放射が確認され、延長されたタイミング解析が可能になった。
• 1979年から得られたデータを統合して再構築された4U 0142+61の回転履歴は、一貫した周期減少を示し、磁気双極子減速に起因する磁気星的起源を支持する。
• 4U 0142+61のスペクトル的および時間的性質は、他の異常X線パルサーと整合しており、それらの磁気星としての分類を強化する。