[論文レビュー] Constraints on optical emission from the isolated neutron star candidate RX J0720.4-3125

C. Motch, E. Haberl|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 1998

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、孤立中性子星候補RX J0720.4-3125の深紫外・可視光画像を取得し、B ≈ 26.1および26.5の明るさの2つの微弱な星像を検出するとともに、U、V、Iバンドにおける厳密な上限を設定した。より明るい光学的対応体の不在は、水素・ヘリウム支配の中心星大気モデルを排除し、低消光でゆっくり回転する孤立中性子星であり、冷却挙動を示す可能性があることを示唆している。

ABSTRACT

Deep optical B band images of the ROSAT HRI error region of RX J0720.4-3125 reveal the presence of two faint stellar-like objects with B = 26.1 +/- 0.25 and B = 26.5 +/- 0.30. Exposures obtained through U, V and I filters are not sensitive enough to detect the two candidates and provide upper limits of U = 24.9, V = 23.2 and I = 21.9. These new observations virtually establish that RX J0720.4-3125 is a slowly rotating, probably completely isolated neutron star. The absence of an optical counterpart brighter than B = 26.1 seems incompatible with a neutron star atmosphere having a chemical composition dominated by Hydrogen or Helium. UBI photometry of field stars shows astonishingly little interstellar reddening in the direction of the X-ray source. Together with the small column density detected by the ROSAT PSPC, this suggests a mean particle density in the range of n = 0.1 - 0.4 cm-3. Such average densities would imply very low velocities relative to interstellar medium (Vrel < 10 km/s) if the source were powered by accretion. These stringent constraints may be relaxed if the neutron star is presently crossing a small size structure of higher density or if the effective temperature of the heated atmosphere is overestimated by the blackbody approximation. Alternatively, RX J0720.4-3125 could be a young and highly magnetized cooling neutron star.

研究の動機と目的

• 地面望遠鏡を用いて、ROSAT HRIの誤差領域における孤立中性子星候補RX J0720.4-3125の深紫外・可視光画像を取得する。
• 観測された光学的放射の上限を評価するため、U、V、Iバンドの露出を追加で取得し、多色光度測定を実施する。
• 場内の星のUBI光度測定を分析し、線路上での消光量を推定する。
• ROSAT PSPCの全密度測定値と光学データを統合し、銀河間物質中の平均粒子密度を制約する。
• 低全密度から導かれる低相対速度（Vrel < 10 km/s）が、降着駆動モデルに与える影響を評価する。
• 観測された上限が黒体放射および中性子星大気モデルと整合するかを検討する。

提案手法

• 地上望遠鏡を用いて、RX J0720.4-3125の周辺領域の深紫外画像を取得した。
• 多色光度測定を実施し、上限を導出するため、U、V、Iバンドの露出を追加で取得した。
• 場内の星のUBI光度測定を分析し、線路上の消光量を推定した。
• ROSAT PSPCの全密度測定値と光学データを統合し、銀河間物質中の平均粒子密度を制約した。
• 低全密度から導かれる低相対速度（Vrel < 10 km/s）が、降着駆動モデルに与える影響を評価した。
• 観測された上限が黒体モデルおよび中性子星大気モデルと整合するかを検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RX J0720.4-3125には、B = 26.1より明るい光学的対応体が存在するか？
• RQ2 観測された光学的放射の上限は、水素またはヘリウム支配の中性子星大気モデルと整合するか？
• RQ3 RX J0720.4-3125の線路上での消光量はどの程度か？ また、距離および密度推定値にどのように影響するか？
• RQ4 低相対速度（低全密度から推定）を考慮すると、降着駆動放射は説明可能か？
• RQ5 この源は、ゆっくり回転する孤立中性子星か、若齢で冷却中の中性子星とどちらに一致するか？

主な発見

• B = 26.1 ± 0.25およびB = 26.5 ± 0.30の2つの微弱な星像が検出されたが、より明るい光学的対応体は検出されなかった。
• U、V、Iバンドにおける上限は、それぞれU = 24.9、V = 23.2、I = 21.9であり、これらの明るさより明るい光学的放射は認められなかった。
• より明るい光学的対応体の不在は、水素またはヘリウム支配の中性子星大気モデルと整合しない。
• 場内の消光量は顕著に低く、平均粒子密度n = 0.1–0.4 cm⁻³と整合的である。
• 低全密度および低消光は、相対速度Vrel < 10 km/sを示し、降着駆動放射は、源が局所的な高密度構造を通過している場合を除き、不適切である。
• データは、RX J0720.4-3125がゆっくり回転する孤立中性子星であり、若齢で冷却中の物体である可能性が最も整合的であることを示している。