[論文レビュー] Discovery of Two High-Magnetic-Field Radio Pulsars

V. M. Kaspi, F. Camilo+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 1999

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、これまでに観測された中で最も高い推定表面双極子磁場を持つ2つの孤立した電波パルサーの発見を報告している—それぞれ4.1×10¹³ Gおよび5.5×10¹³ Gであり、このような極端な磁場強度では電波放射が停止すると予測するモデルに挑戦する。磁場がマグネターに似たものであるにもかかわらず、これらは通常の電波パルサーの振る舞いを示しており、高磁場がマグネターの特徴を説明できるとは限らないことを示している。

ABSTRACT

We report the discovery of two isolated radio pulsars having the largest inferred surface dipole magnetic fields yet seen in the population: 4.1e10^13 G and 5.5e10^13 G. These pulsars show apparently normal radio emission in a regime of magnetic field strength where some models predict no emission should occur. They have spin parameters and magnetic fields similar to those of some magnetar candidates, but exhibit very different radiative properties. This demonstrates that if the putative magnetars are indeed isolated neutron stars, their unusual attributes cannot be only a consequence of their large inferred magnetic fields.

研究の動機と目的

• 非常に高い磁場を持つ孤立電波パルサーを特定・特徴づけること。
• 超高磁場下での電波放射の抑制を予測する理論的モデルを検証すること。
• マグネター候補の極端な性質が、推定磁場強度によってのみ説明可能かどうかを調査すること。
• 既知のマグネター候補と比較して、高磁場パルサーの放射およびスピンパラメータを検討すること。
• 高磁場強度がマグネターに似た振る舞いを生じさせるのに十分かどうかを特定すること。

提案手法

• パルセーク64メートル電波望遠鏡を用いて、連続的な電波パルス放射を検出する感度の高い電波調査を実施した。
• スピン周期とスピンダウン率を測定し、双極子放射式 B ≈ (3c³/8π²R⁴) × (PṖ)¹ᐟ² を用いて磁場強度を推定した。
• パルス波形および分散測定値を分析して、パルサーの性質を確認し、銀河平面からの分離を図った。
• 得られた磁場強度とスピンダウン全波長を、既知のマグネター候補と比較した。
• 観測された電波放射が、高磁場下での放射カットオフを予測する理論モデルと整合しているかを評価した。
• タイミング解法とスペクトル解析を用いて、パルサーの長期的安定性および孤立性を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一部の放射モデルが予測するように、10¹³ Gを超える磁場強度でも電波放射が持続可能かどうか。
• RQ2 マグネター候補と同等の磁場を持つパルサーが、同様の放射的性質を示すかどうか。
• RQ3 マグネターで観測される極端な消灯状態のX線放射が、単に高磁場によるものかどうか。
• RQ4 高磁場パルサーにおけるスピンダウン全波長と磁場強度の関係は何か。
• RQ5 高磁場パルサーは、マグネターが磁場強度によってのみ定義されるという仮説に挑戦するか。

主な発見

• 推定表面双極子磁場が4.1×10¹³ Gおよび5.5×10¹³ Gに達する2つの孤立電波パルサーが発見され、これまでに測定された中で最も高い値である。
• 極めて高い磁場であるにもかかわらず、両パルサーは通常の安定した電波放射を示しており、このような磁場強度では放射が抑制されるというモデルとは矛盾する。
• これらのパルサーはスピンダウン全波長および磁場強度がマグネター候補と同等であるが、マグネターに似たX線活動の兆候を示さない。
• この発見は、高磁場強度がマグネターの特徴を説明するのに十分でないことを示している。
• これらのパルサーの放射的挙動は、マグネター現象を生じさせるために磁場強度以上の追加的な物理的メカニズムが必要であることを示唆している。
• これらの発見は、マグネターの特徴が磁場強度に起因するとは限らず、現在の理論的枠組みに挑戦するものである。