[論文レビュー] Chandra Smells a RRAT: X-ray Detection of a Rotating Radio Transient

B. M. Gaensler, M. A. McLaughlin+11 more|CERN Bulletin|Aug 15, 2006

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、チャンドラX線望遠鏡を用いて、回転する電波トランスジェント（RRAT）RRAT J1819–1458における初のX線検出を報告している。この源は、表面温度が120 ± 40 eV、等方的放射率が3.6d₃.₆² × 10³³ erg s⁻¹である熱放射を示す明るい非分解X線放射を示しており、磁化が強く若々しい中性子星、いわゆるマグネターに類似した性質を支持している。

ABSTRACT

"Rotating RAdio Transients" (RRATs) are a newly discovered astronomical phenomenon, characterised by occasional brief radio bursts, with average intervals between bursts ranging from minutes to hours. The burst spacings allow identification of periodicities, which fall in the range 0.4 to 7 seconds. The RRATs thus seem to be rotating neutron stars, albeit with properties very different from the rest of the population. We here present the serendipitous detection with the Chandra X-ray Observatory of a bright point-like X-ray source coincident with one of the RRATs. We discuss the temporal and spectral properties of this X-ray emission, consider counterparts in other wavebands, and interpret these results in the context of possible explanations for the RRAT population.

研究の動機と目的

• RRAT J1819–1458、3分間隔の電波パulsationを示す高活性な回転電波トランスジェントのX線対応体を特定し、局所化すること。
• RRAT J1819–1458のX線スペクトル的および時間的性質を特徴づけ、その物理的性質を制約し、中性子星集団全体における位置づけを明らかにすること。
• パルサー死線、磁気多重極、降着円盤の各シナリオに基づく理論的モデルを比較することで、RRATの一次的電波放射を説明する競合する理論モデルを検証すること。
• X線検出が、RRATおよび他の一時的電波源の全出生率と集団統計に与える意味を評価すること。

提案手法

• 2005年5月にチャンドラACISが、RRAT J1819–1458を含む視野を観測し、0.03 Msの露出で1秒未塔の空間分解能を達成した。
• X線源抽出とスペクトルフィッティングには、X線対応体からの524 ± 24カウントを用い、吸収された黒体関数およびパワー則関数を含むモデルを適用した。
• 前方の水素列密度はNH = 7⁺⁷₋₄ × 10²¹ cm⁻²と制限され、無限遠における黒体温度はkT∞ = 120 ± 40 eVとして導出された。
• 距離を dispersion measure に基づき3.6d₃.₆ kpcと仮定した場合、等方的X線放射率は3.6d₃.₆² × 10³³ erg s⁻¹として計算された。
• X線源カウント分布の統計的解析により、検出の有意性は<10⁻⁴であった。これは、偶然の場所源ではありえないことを示した。
• RRAT放射メカニズムの理論的モデル（磁気多重極の再活性化、ビーム反転、降着円盤）と観測結果を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RRAT J1819–1458に検出可能なX線対応体が存在するか。また、高い信頼性で空間的に局所化できるか。
• RQ2 X線放射のスペクトル的および放射率的性質は何か。また、既知の中性子星集団と比較するとどうなるか。
• RQ3 X線温度および放射率は、RRAT J1819–1458が若く、磁化が強い中性子星であるという仮説を支持するか。
• RQ4 X線データは、磁気多重極場やビーム反転といったRRATの一時的電波放射のメカニズムを排除または支持できるか。
• RQ5 X線検出は、銀河内におけるRRATの全出生率および集団分布にどのような意味を持つのか。

主な発見

• X線検出の有意性が<10⁻⁴であったため、RRAT J1819–1458の位置に明るく分解できないX線源が検出され、それがX線対応体として確認された。
• X線スペクトルは、表面温度が無限遠で120 ± 40 eVである吸収された黒体モデルに最もよく適合した。
• 推定された等方的X線放射率は3.6d₃.₆² × 10³³ erg s⁻¹であり、標準状態方程式を有する中性子星と整合的である。
• 黒体半径は20d₃.₆ kmであり、距離の不確実性を考慮しても中性子星の寸法と整合的である。
• X線温度および放射率は、特徴的な年齢が0.12 Myrであることを支持しており、若年性および高い磁場（50 × 10¹² G）を示唆している。
• X線データは、降着円盤や降着残渣を含むモデルを否定しており、恒常的なX線放射や準静的降着に不一致する変動の兆候がないためである。