[論文レビュー] On the Present and Future of Pulsar Astronomy

W. Becker, J. Gil+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2007

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、パulsar天文学の現状と将来の可能性をレビューし、2006年のIAU合同討論会における知見を統合している。多波長観測の進展、回転電波トランジエント（RRATs）を含む新たな源、非双極子磁場や偏光依存性放射過程を含む放射メカニズムの理論的進展が強調されている。GLAST や LOFAR といった今後の主要な観測機器により、より深く、広範なパルサー調査と、電磁スペクトル全域における放射メカニズムの高分解能研究が可能になると予想され、分野が大きく変容するだろう。

ABSTRACT

To face recent observational results obtained in multi-wavelength studies from neutron stars and pulsars with the various theoretical models and to discuss on future perspectives on neutron star astronomy we organized a Joined Discussion (JD02) during the XXVI IAU General Assembly which took place in 2006 August in Prague. More than 150 scientists took actively part in this Joint Discussion. Fourteen invited review talks were presented to view the present and future of pulsar astronomy. Fifty three poster contributions displayed new and exciting results. In this summary we give an overview of the invited review talks and contributed posters. The review talks are subject of review articles which will be published elsewhere. More information on this will be available at http://www.mpe.mpg.de/IAU_JD02 in the near future.

研究の動機と目的

• 電波からガンマ線に至る電磁スペクトル全域にわたるパルサーの広帯域放射を統合的に説明する理論の欠如に取り組む。
• X線、光学、電波望遠鏡からの最新の観測進展を統合し、中性子星の放射および進化モデルを精緻化する。
• 回転電波トランジエント（RRATs）や電波非放射中性子星といった新たなパルサー集団が、中性子星集団合成に与える影響を検討する。
• 強い磁場および非双極子磁場配置が放射パターンをどのように形作り、新しい放射メカニズムを可能にするかを検討する。
• 近い将来の観測施設、特に GLAST、LOFAR、XMM-Newton の変容的潜在能力を科学界に準備させる。

提案手法

• 2006年のIAU合同討論会における14件の招待講演および53件のポスター発表の知見を統合した。
• ハッブル、チャンドラ、XMM-Newton、RXTE、BeppoSAX、コンプトンガンマ線望遠鏡の主要観測機器から得られた多波長データを分析した。
• キャスティックスロットギャップ、修正外ギャップ、非双極子磁場配置を含むパルサー放射の理論的モデルを評価した。
• 北欧望遠鏡に搭載されたOPTIMA装置を用いた高時間分解能光学偏光測定（例：10 μs解像度）を用い、カブスパルサーの研究を行った。
• 非双極子表面磁場が対生成、極域加熱、電波放射に与える影響をモデル化し、2流不安定性を含めた。
• LOFAR（低周波電波干渉計）およびGLAST（後にFermi-LATとして知られる）といった今後の機器がパルサー検出および放射モデルに与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非双極子表面磁場は、中性子星における対生成および放射パターンにどのように影響を与えるか？
• RQ2 回転電波トランジエント（RRATs）の電波放射の物理的起源は何か。他の中性子星集団とどのように関係しているか？
• RQ3 カブスパルサーの光学およびX線偏光特性は、高時間分解能での放射モデルにどのような制限を課えるか？
• RQ4 強い磁場および相対論的プラズマ過程は、電波からガンマ線に至るパルサーの広帯域放射をどのように形作っているか？
• RQ5 近い将来の観測施設、特にGLASTおよびLOFARは、電磁スペクトル全域におけるパルサーの検出および特徴付けをどのように変容させるか？

主な発見

• RRATsは、短時間にわたる断続的な電波パルスを放出する中性子星の別個体群であり、一部の例ではマグネターに似た磁場を示しており、マグネターとの関連可能性を示唆している。
• カブスパルサーの高分解能光学偏光測定により、10 μsの時間分解能で位相依存の偏光特徴が明らかになり、従来の研究では観測されなかった複雑で構造的な放射が確認された。
• 非双極子磁場は、開いた磁力線に加え、閉じた磁力線領域でも対生成を可能にし、標準サイズを上回る極域加熱を引き起こす可能性がある。
• 逆向きに流れている対プラズマ流によって生じる2流不安定性は、準安定的および確率的電波放射、包括的に可逆的および一時的な振る舞いを自然に説明できる。
• LOFARの革新的なビーム形成アーキテクチャ（10,000本のダイポールから信号をコherently合成する中央スーパーコンピュータを用いる）により、低周波電波帯域で画期的な感度および角度分解能が実現され、新たなパルサー集団の検出が期待される。
• GLAST（後にFermi-LATとして知られる）は、既知の電波パルサーの大部分から、同時に取得された電波タイミングパラメータを活用することで、パルスガンマ線放射を検出すると予想される。