[論文レビュー] Multi-frequency study of Local Group Supernova Remnants The curious case of the Large Magellanic Cloud SNR J0528-6714

E. J. Crawford, M. D. Filipović+4 more|Max Planck Digital Library|Jun 2, 2010

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 32被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、強い電波放射を示すが、光学的・弱いX線対応物を欠く異常な大マゼラン雲超新星残骸SNR J0528–6714を調査する。ATCA、XMM-Newton、MCELSの多周波数観測を用いて、電波スペクトル指数−0.36 ± 0.09、円形の形態、非平衡イオン化X線プラズマ（kT = 0.26 keV）を確認し、これはタイプIa起源と成熟した進化段階を示している。

ABSTRACT

Aims. Recent ATCA, XMM-Newton and MCELS observations of the Magellanic Clouds (MCs) cover a number of new and known SNRs which are poorly studied, such as SNR J0528-6714 . This particular SNR exhibits luminous radio-continuum emission, but is one of the unusual and rare cases without detectable optical and very faint X-ray emission (initially detected by ROSAT and listed as object [HP99] 498). We used new multi-frequency radio-continuum surveys and new optical observations at Hα, [S ii] and [O iii] wavelengths, in combination with XMM-Newton X-ray data, to investigate the SNR properties and to search for a physical explanation for the unusual appearance of this SNR. Methods. We analysed the X-ray and Radio-Continuum spectra and present multi-wavelength morphological studies of this SNR. Results. We present the results of new moderate resolution ATCA observations of SNR J0528-6714. We found that this object is a typical older SNR with a radio spectral index of α=-0.36 \pm 0.09 and a diameter of D=52.4 \pm 1.0 pc. Regions of moderate and somewhat irregular polarisation were detected which are also indicative of an older SNR. Using a non-equilibrium ionisation collisional plasma model to describe the X-ray spectrum, we find temperatures kT of 0.26 keV for the remnant. The low temperature, low surface brightness, and large extent of the remnant all indicate a relatively advanced age. The near circular morphology indicates a Type Ia event. Conclusions. Our study revealed one of the most unusual cases of SNRs in the Local Group of galaxies - a luminous radio SNR without optical counterpart and, at the same time, very faint X-ray emission. While it is not unusual to not detect an SNR in the optical, the combination of faint X-ray and no optical detection makes this SNR very unique.

研究の動機と目的

• 大マゼラン雲に存在する、光学的・強力X線放射が検出されない明るい電波超新星残骸SNR J0528–6714の物理的性質を解明すること。
• 強い電波放射を示す一方で光学的および弱いX線シグナルが欠落するという異常な多波長的外観の原因を調査すること、特にその理由を特定すること。
• 多波長データを用いて、残骸の年齢、形態、前身星タイプを特定すること。
• 残骸がタイプIa超新星爆発と断熱的進化段階に合致しているかどうかを評価すること。
• パulsar風ネビュラ（PWN）や視線方向の遮蔽が原因である可能性を検討すること。

提案手法

• 電波連続放射をマップし、電波スペクトル指数を導出するために、6 cm（4790 MHz）および3 cm（8640 MHz）の新しい中分解能ATCA観測を実施。
• XMM-Newton EPIC-PNおよびMOSのアーカイブデータ（0.2–4.5 keV）を分析し、X線スペクトルを抽出。非平衡イオン化（NEI）モデルを用いてプラズマをモデル化。
• ATCA 6 cm電波等高線をMCELSのHα、[S ii]、[O iii]光学発光ライン画像と重ねて、多波長形態比較を実施。
• 直径（52.4 ± 1.0 pc）を測定し、偏光特徴を評価することで、磁場構造と進化段階を推定。
• 電波スペクトル指数とX線温度を用いて、残骸の年齢と進化段階を推定。
• 電波ピークと中心X線点源の空間的ずれを評価し、パルサー風ネビュラ（PWN）起源を除外。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜSNR J0528–6714は強い電波放射を示すが、検出可能な光学的・X線的対応物がないのか？
• RQ2 この超新星残骸の進化段階は何か？その形態およびスペクトル的性質はタイプIa超新星起源を支持するか？
• RQ3 光学的および弱いX線放射の欠落は、視線方向の遮蔽または固有の物理的条件によるものだろうか？
• RQ4 中心X線点源は残骸と関連しているのか？これはパルサー風ネビュラ（PWN）解釈を支持するか？
• RQ5 偏光特徴およびスペクトル指数は、残骸の年齢と磁場進化をどのように示唆するか？

主な発見

• SNR J0528–6714の直径は52.4 ± 1.0 pcであり、LMCに知られる最大級の超新星残骸の一つに属する。
• 電波スペクトル指数α = –0.36 ± 0.09は、断熱的進化段階にある成熟した、高齢の超新星残骸を示している。
• 中程度で不規則な偏光特徴（最大で15％の部分偏光）は、磁場が弱まった高齢の残骸を支持する。
• XMM-NewtonのX線データは、kT = 0.26 keVの低温度プラズマを示しており、非平衡イオン化（NEI）モデルが最も適切にフィットする。
• Hα、[S ii]、[O iii]バンドでは顕著な光学的放射が認められず、検出可能な光学的対応物の欠如が確認された。
• ほぼ円形の形態と径方向の非対称性の欠如は、タイプIa超新星起源を強く示唆し、単一白色矮星前身星系との整合性がある。