[論文レビュー] Discovery of the counterpart of TeV Gamma-ray source HESS J1731-347: a new old SNR G353.6-0.7 with radio and X-ray images

W. W. Tian, D. A. Leahy+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2008

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、電波、赤外線、X線のマルチウェーブレングス調査データを用いて、G353.6-0.7を明るさが弱く古めのシェル型超新星残骸（SNR）として同定し、拡張されたTeVガンマ線源HESS J1731-347の電波対応体であると示している。Sedov年齢が10⁴–10⁵年であるSNRは、古めのSNRがTeVガンマ線を生成できることを示す、これまでで最も強い証拠を提供している。

ABSTRACT

We discover a new faint shell-type radio supernova remnant (SNR) G353.6-0.7 based on radio (1420 MHz from the Southern Galactic Plane Survey (SGPS) and 843 MHz from the Molonglo Galactic Plane Survey), infrared (8 $\mu$m from the GLIMPSE Legacy Project and 21 $\mu$m from the Midcourse Space Experiment), and X-ray (0.1 keV - 2.4 keV from the ROSAT survey and 5 - 20 keV from the INTEGRAL survey) data. The SNR, centered at ({\sl l}, {\sl b})=(353.55, -0.65) with a radius of $\sim$ 0.25$^{\circ}$, completely overlaps the recently discovered extended TeV source HESS J1731-347, which has no previously identified counterpart. A diffuse X-ray enhancement (embeds an extended X-ray source 1RXS J173251.1-344728) detected in the ROSAT all-sky survey is coincident with half shell of the SNR. Therefore the SNR is the best radio counterpart of both the HESS source and the diffuse X-ray enhancement. SNR G353.6-0.7 is quite old SNR, and has a Sedov age of 10$^{4} \sim 10^{5}$ yrs. Altogether, the new discovery provides the best case that an old SNR emits TeV $\gamma$-rays.

研究の動機と目的

• 本研究以前に知られていなかった対応体を有さない、拡張されたTeVガンマ線源HESS J1731-347の天体物理学的対応体を同定すること。
• 他の妥当な源が存在しない状況において、超新星残骸（SNR）がTeV放射を引き起こしている可能性を検証すること。
• 電波、赤外線、X線バンドにおけるマルチウェーブレングスデータを用いて、新たに発見されたSNR G353.6-0.7の物理的性質を特徴づけること。
• SNRの年齢と進化状態を評価し、TeVガンマ線放射源としての可能性を検討すること。

提案手法

• 南銀河平面サーベイ（SGPS）およびモロングル銀河平面サーベイの1420 MHzおよび843 MHz電波データを用い、弱いシェル型構造を検出した。
• GLIMPSEレガシープロジェクトおよびミッドコースド・スペース・エクスプローラーの8 μmおよび21 μm赤外線データを分析し、SNRに関連するダスト放射を同定した。
• ROSAT全天サーベイの0.1–2.4 keV X線データおよびINTEGRALサーベイの5–20 keV X線データを用い、拡散的X線増強を検出した。
• 電波、赤外線、X線の構造をクロス相関させ、G353.6-0.7とTeV源HESS J1731-347の空間的一致を確認した。
• 断熱拡張のための半径と年齢の関係を適用し、Sedovモデルを用いてSNRの年齢を推定した。
• 全波長帯域で形態と空間的整合性が一致することから、SNRを最も適切な対応体と確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張されたTeVガンマ線源HESS J1731-347の性質は何か？ その天体物理学的対応体は何か？
• RQ2 弱くシェル型の超新星残骸が、この領域で観測されたマルチウェーブレングス放射特徴を説明できるか？
• RQ3 SNR G353.6-0.7は、観測されたTeVガンマ線放射と整合するほど十分に古いか？
• RQ4 電波、赤外線、X線の形態がどのように一致し、G353.6-0.7がHESS J1731-347の対応体としての同定を支持するか？
• RQ5 SNRの推定年齢は何か？ これはTeVガンマ線放射を生成できる能力を支持するか？

主な発見

• G353.6-0.7は、銀経・銀緯 (l, b) = (353.55, -0.65) に位置し、半径約0.25°の弱いシェル型電波超新星残骸として発見された。
• SNRは拡張されたTeVガンマ線源HESS J1731-347と空間的に一致しており、これまでで最も説得力のある対応体同定を提供している。
• ROSATサーベイで検出された拡散的X線増強はSNRのシェルの半分と一致し、さらにその中には源1RXS J173251.1-344728が含まれており、関連性をさらに裏付けている。
• SNRのSedov年齢推定値は10⁴～10⁵年であり、古めの残骸に分類される。
• 電波、赤外線、X線のマルチウェーブレングスの一貫性から、G353.6-0.7がHESS J1731-347および拡散的X線特徴の両方の最良の候補対応体であると確認された。
• この発見は、古めの超新星残骸がTeVガンマ線放射源となり得ることを、これまでで最も強い証拠として提供している。