[論文レビュー] Radio Searches of Fermi LAT Sources and Blind Search Pulsars: The Fermi Pulsar Search Consortium

Paul S. Ray, Abdo, A. A.+30 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 26被引用数 81

ひとこと要約

フェルミパルサー探索共同研究会議（PSC）は、フェルミLATガンマ線源に対する深い電波追従観測を実施し、電波パルサーを特定した。その結果、43個の新しいミリ秒パルサーおよび4個の通常パルサーが発見された。この共同研究は、世界中の主要な電波望遠鏡を用いて、もともとはガンマ線のみで検出されていたパルサーからの電波放射を検出したことにより、銀河平面における既知のミリ秒パルサー（MSP）およびブラックウィdウ・システムの数を顕著に増加させた。

ABSTRACT

We present a summary of the Fermi Pulsar Search Consortium (PSC), an international collaboration of radio astronomers and members of the Large Area Telescope (LAT) collaboration, whose goal is to organize radio follow-up observations of Fermi pulsars and pulsar candidates among the LAT gamma-ray source population. The PSC includes pulsar observers with expertise using the world's largest radio telescopes that together cover the full sky. We have performed very deep observations of all 35 pulsars discovered in blind frequency searches of the LAT data, resulting in the discovery of radio pulsations from four of them. We have also searched over 300 LAT gamma-ray sources that do not have strong associations with known gamma-ray emitting source classes and have pulsar-like spectra and variability characteristics. These searches have led to the discovery of a total of 43 new radio millisecond pulsars (MSPs) and four normal pulsars. These discoveries greatly increase the known population of MSPs in the Galactic disk, more than double the known population of so-called `black widow' pulsars, and contain many promising candidates for inclusion in pulsar timing arrays.

研究の動機と目的

• フェルミLATによるブラインド検索で発見された35個のガンマ線パルサーの電波対応体を特定すること。
• パルサーに類似したスペクトルおよび変動特性を示す未関連LAT源を探索し、新しい電波パルサーを発見すること。
• 特に銀河平面およびブラックウィドウのような希少なシステムに属するミリ秒パルサー（MSP）の既知の集団を拡大すること。
• 電波検出およびフラックス限界を用いて、若年齢およびミリ秒パルサーの完全なサンプルを取得することで、パルサー集団モデルを改善すること。
• 高精度の時刻解を用いて分散測定による距離測定を可能にし、パルサー時刻配列プロジェクトを支援すること。

提案手法

• 大口径電波望遠鏡を用いて、全天にわたる深さの単一パルスおよびコherently分散除去の探索を実施。
• グリーン・バンク望遠鏡（GBT）、パーキーズ、エフェルスブルク、ナンシー、アレセイボ、ロヴェル、およびGMRTが、複数の観測周波数（例：350、610、820 MHz）で取得したデータを活用。
• 周期的電波放射を検出するために、分散除去、フォールディング、コherent統合を含む標準的なパルサー探索パイプラインを適用。
• ガンマ線パルサーとして発見された源と、パルサーに類似したガンマ線スペクトルおよび変動特性を示す未関連LAT源の両方を分析。
• 感度を比較するために、典型的なパルサースペクトル指数−1.6を用いてフラックス限界を補正。
• パルサーの性質を確認するために、多波長クロス識別および偏光研究を通じて検出を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミLATによるブラインド検索で発見されたガンマ線パルサーから、電波パルサーの振動を検出できるか？
• RQ2 特にパルサーに類似した特性を示す未関連LAT源に含まれる銀河平面におけるミリ秒パルサー（MSP）の集団はどの程度か？
• RQ3 フェルミLAT源集団に含まれるブラックウィドウおよびレッドバックパルサーはそれぞれどれくらいの数であり、これは連星進化モデルにどのような含意を持つのか？
• RQ4 現在の電波調査が、弱い電波パルサーをどの程度の感度で検出できるか？また、フラックス限界は既知のパルサー集団とどのように比較されるか？
• RQ5 電波検出は、ガンマ線パルサーの距離推定の正確性およびガンマ線全放射度の計算にどの程度向上をもたらすか？

主な発見

• フェルミLATによるブラインド検索で発見された35個のLATパルサーのうち、4個から電波パルサーの振動が検出された。特に、極めて弱いPSR J1907+0602およびJ0106+4855が含まれる。
• 合計で43個の新しいミリ秒パルサー（MSP）が発見され、銀河平面における既知のMSP集団は2倍以上に拡大された。
• 既知のブラックウィドウパルサーの数は100%以上増加し、12個の新しいシステムが同定された。これにはPSR J1544+4937およびJ1810+1744が含まれる。
• PSCは、最も弱い既知の電波パルサーと同等の感度に達し、1400 MHzで0.1 mJy未満のフラックス限界を達成した。
• 電波検出により分散測定を用いた距離決定が可能になり、ガンマ線全放射度および効率の計算に不可欠となった。
• 12個の新しいレッドバックおよびブラックウィドウシステムの発見は、パルサー時刻配列プロジェクトの強力な候補を提供し、低周波数重力波の検出感度を向上させた。