[論文レビュー] Multi-wavelength observations of Isolated Neutron Stars

R. Mignani|arXiv (Cornell University)|Jul 3, 2012

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 6被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、ハッブル宇宙望遠鏡とVLT望遠鏡からの紫外・可視・赤外（UVOIR）データを用いた、孤立中性子星（INSs）の多波長観測をレビューする。回転駆動パルサーの更新されたUVOIR検出結果を提示し、フェルミγ線パルサーの新たな対応天体を含む。回転エネルギー損失率との間の光学的明るさのスケーリング関係を確立し、磁気圏放射における放射効率とスペクトルブレークの制約を提示する。

ABSTRACT

Almost 30 Isolated Neutron Stars (INSs) of different flavours have been identified at optical, ultraviolet, or infrared (UVOIR) wavelengths. Here, I present a short review of the historical background and describe the scientific impact of INS observations in the UVOIR. Then, I focus on UVOIR observations of rotation-powered pulsars, so far the most numerous class of INSs identified at these wavelengths, and their observational properties. Finally, I present the results of new UVOIR observations and an update of the follow-ups of gamma-ray pulsars detected by Fermi.

研究の動機と目的

• 孤立中性子星（INSs）のUVOIR観測の歴史的発展と科学的影響をレビューすること。
• 回転駆動パルサー（RPPs）のUVOIR窓における多バンド光度および分光的性質を特徴づけること。
• フェルミγ線パルサーの新しいUVOIR検出および追従観測を報告し、対応天体と放射効率の制約を提示すること。
• 広帯域光度測定とタイミングデータを用いて、INSの磁気圏におけるスペクトルブレークと放射メカニズムを調査すること。
• 光学・赤外観測を用いて中性子星の冷却、表面温度の非等方性、および潜在的なデブリディスクを制約すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡（HST）および非常に大型望遠鏡（VLT）からのアーカイブおよび新規観測データを用い、高分解能UVOIR光度測定と分光測定を実施した。
• 紫外、可視、近赤外帯域における広帯域光度測定を適用し、INSのスペクトルエネルギー分布（SEDs）を導出した。
• 光学およびX線光曲線のタイミング解析を実施し、放射領域をマッピングし、デブリディスクを示唆する位置ずれやスメアリングを検出した。
• HSTおよびVLTからの高精度アストロメトリを用いて、固有運動とパララックスを測定し、空間速度を推定し、パルサーの軌道を追跡した。
• 微弱なRPPsにおける偏光および分光測定を実施し、磁気圏の磁場と放射メカニズムを調査した。
• 光学、X線、γ線の明るさを比較して、放射効率（ηO、ηX）を導出し、回転エネルギー（Erot）とのスケーリング法則を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 回転駆動パルサーのスペクトルエネルギー分布はUVOIR帯域でどのように変化し、スペクトルブレークはどこに位置するか？
• RQ2 RPPsの光学的明るさは、その回転エネルギー損失率とどのようにスケーリングするか？
• RQ3 光学観測は、パルサー風ネbula（PWN）を解像可能か？また、チャンドラデータでは検出されない拡張X線構造を検出できるか？
• RQ4 フェルミγ線パルサーJ1357−6429の光学的対応天体の性質は何か？その光度およびアストロメトリ的性質は？
• RQ5 光学観測は、周囲惑星物質を示唆するデブリディスクや、光曲線における位相ずれを検出できるか？

主な発見

• 10個の回転駆動パルサーと3つの候補がUVOIRで同定され、光学的明るさがLO ∝ Erot^(1.70±0.03)とスケーリングしており、これはシンクロtron放射の支配的であることを示唆する。
• フェルミパルサーJ1357−6429に対して、I ∼ 24.6の候補光学対応天体が検出され、V > 27およびR > 26.8であった。固有運動はμ = 0.17 ± 0.055′′/yrと測定された。
• VLTはB1046−58に対して、V > 27.6およびR > 26.4までの光学的対応天体を検出できず、これはηO < 10⁻⁶を示唆し、他のRPPsと整合的である。
• J1028−5819に関しては、明るい星AがF型星である可能性が示唆され、FX/FV ∼ 10⁻³–10⁻²であったが、Suzaku X線データはパルサー連関を支持し、パワー・ラウのスペクトル（ΓX = 1.7 ± 0.2）を示した。
• Suzaku観測により、J1028−5819周辺に約6′の拡張X線構造が検出され、90 kyrの寿命のパルサー風ネbula（PWN）と一致する明るさ（LX ≈ (9.5 ± 5.9) × 10³¹ erg s⁻¹）を示した。
• VLTはミリ秒パルサーJ0610−2100の伴星をR = 25.6で検出しており、9時間周期の周期的変動を示し、低質量の伴星（M ∼ 0.02 M☉、Teff ∼ 3500 K、R ∼ 0.14 R☉）と一致した。