[論文レビュー] Detection of a cyclotron line and its second harmonic in 4U1907+09

G. Cusumano, T. Di Salvo+5 more|ArXiv.org|Sep 14, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、1997年9月27日〜28日にかけてBeppoSAXで観測された質量の高いX線連星4U1907+09のX線スペクトルにおいて、約19 keVのサイクロトロン吸収ラインとその第2高調波である約39 keVの吸収ラインの検出を報告している。重力赤方偏移を補正した測定サイクロトロンエネルギーは、2.1 × 10¹² Gの表面磁場強度を示しており、このような系の典型的な値と整合的である。また、約6.4 keVに鉄の発光ラインが検出され、その等価幅は約60 eVであった。

ABSTRACT

We report the detection of a cyclotron absorption line and its second harmonic in the average spectrum of the high mass X-ray binary 4U1907+09 observed by the BeppoSAX satellite on 1997 September 27 and 28. The broad band spectral capability of BeppoSAX allowed a good determination of the continuum against which the two absorption features are evident at ~ 19 and ~ 39 keV. Correcting for the gravitational redshift of a ~ 1.4 solar mass neutron star, the inferred surface magnetic field strength is B = 2.1 10E12 G that is typical for this kind of systems. We also detected an iron emission line at ~ 6.4 keV, with an equivalent width of ~ 60 eV.

研究の動機と目的

• 質量の高いX線連星4U1907+09のX線スペクトルに存在するサイクロトロン吸収特徴を同定し、特徴を特徴づけること。
• サイクロトロン線エネルギーの測定値を用いて、4U1907+09における中性子星の表面磁場強度を特定すること。
• 源のX線スペクトル内に鉄発光ラインが存在するか、その性質を調査すること。
• 質量の高いX線連星における中性子星の降着物理学および磁場構造の理解を深めること。

提案手法

• 1997年9月27日〜28日にかけてのBeppoSAX観測により得られた4U1907+09の平均X線スペクトルの分析。
• BeppoSAXの広帯域スペクトル応答を用いて、背景連続スペクトルを正確にモデル化し、吸収特徴を分離すること。
• サイクロトロン吸収ラインとその第2高調波を含むモデルをスペクトルにフィットさせ、それらのエネルギーを決定すること。
• 中性子星質量を約1.4太陽質量として、重力赤方偏移補正を適用し、固有のサイクロトロンエネルギーを推定すること。
• 約6.4 keVにおける鉄Kα発光ラインをモデル化するために、追加のガウス成分を組み込むこと。
• 鉄ラインの等価幅を定量し、スペクトルフィットにおける有意性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4U1907+09のX線スペクトルに存在するサイクロトロン吸収特徴は何か？それらは高調波関係にあるか？
• RQ2 重力赤方偏移を補正した後、吸収ラインの固有サイクロトロンエネルギーは何か？
• RQ3 サイクロトロン線エネルギーに基づいて、4U1907+09の中性子星の表面磁場強度はどのように推定されるか？
• RQ4 スペクトルに鉄Kα発光ラインの兆候があるか？その等価幅は何か？
• RQ5 観測されたスペクトル特徴は、質量の高いX線連星における降着する中性子星の理論的予想とどのように一致するか？

主な発見

• 4U1907+09の平均X線スペクトルにおいて、約19 keVにサイクロトロン吸収ラインが検出された。
• 第2高調波の吸収特徴が約39 keVに同定され、サイクロトロン線の高調波関係が確認された。
• 約1.4太陽質量の中性子星の重力赤方偏移を補正した結果、固有サイクロトロンエネルギーは2.1 × 10¹² Gの表面磁場強度に対応する。
• 約6.4 keVに鉄Kα発光ラインが検出され、その等価幅はおおよそ60 eVであった。
• スペクトル特徴は、強い磁場を持つ他の質量の高いX線連星で観測されたものと整合的である。
• BeppoSAXの広帯域感度のおかげで、連続スペクトルおよび吸収特徴の信頼性の高い決定が可能になった。