[論文レビュー] ROSAT observations of PSR 2334+61 in the supernova remnant G114.3+0.3

W. Becker, K. T. S. Brazier+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 1995

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、超新星残骸G114.3+0.3に位置する電波パルサーPSR B2334+61のROSAT X線観測を行い、0.1–2.4 keVエネルギー領域で(7.1 ± 0.2) × 10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²のソフトX線フラックスと、光子指数α = 2を確認した。中程度の硬さの状態方程式を仮定した場合、中性子星の表面温度はTₛ^∞ ≲ 1.2 × 10⁶ Kに制限されるが、周囲の残骸からはX線放射が検出されなかった。

ABSTRACT

We report on the observation of PSR 2334+61 in the soft X-ray domain with ROSAT. Assuming a power-law spectrum $dN/dE\propto E^{-α}$ with photon-index $α=2$ we derive an X-ray flux of $f_x=(7.1 \pm 0.2) imes 10^{-14} \hbox{erg s}^{-1}\hbox{cm}^{-2}$ within the $0.1$--$2.4$ keV energy range. An upper limit for the neutron star's surface temperature is put at $T_s^\infty \sim 1.2 imes 10^6$ K for a neutron star with a medium stiff equation of state (FP-model with $M=1.4$ \Mo, $R=10.85$ km). Slightly different values for $T_s^\infty$ are computed for the various neutron star models available in the literature, reflecting differences in the equation of state. No soft X-ray emission is detected from the supernova remnant G114.3+0.3 associated with PSR 2334+61.

研究の動機と目的

• ROSATデータを用いて、孤立中性子星PSR B2334+61のソフトX線放射特性を調査すること。
• 異なる状態方程式を仮定した上で、X線スペクトルのモデリングにより中性子星の表面温度を制限すること。
• PSR B2334+61と関連する超新星残骸G114.3+0.3からのX線放射を探索すること。
• 0.1–2.4 keVエネルギー範囲におけるパルサーのX線放射スペクトル特性を特定すること。
• 観測されたX線フラックスが、中性子星の冷却と放射に関する理論モデルと整合しているかを評価すること。

提案手法

• PSR B2334+61からのX線放射の検出と特徴の特定を目的として、ソフトX線バンド（0.1–2.4 keV）でROSAT観測が実施された。
• 微分的光子フラックスがエネルギーE⁻ᵅに比例するパワー則スペクトルモデルが適用され、スペクトルフィッティングにあたってα = 2が仮定された。
• 観測されたカウントレートとスペクトルモデルからX線フラックスが導出され、fₓ = (7.1 ± 0.2) × 10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²が得られた。
• 中性子星の温度は、M = 1.4 M☉およびR = 10.85 kmを仮定したFPモデルを用いて推定された。
• 観測フラックスと理論的ブラックボディおよび冷却モデルを比較することで、表面温度の上限が計算された。
• 超新星残骸G114.3+0.3からの検出可能な放射が認められないことは、源カウントと背景レベルの比較によって評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PSR B2334+61の0.1–2.4 keVエネルギー範囲におけるソフトX線フラックスは何か？
• RQ2 観測されたX線フラックスと状態方程式モデルに基づいて、中性子星の表面温度の上限は何か？
• RQ3 PSR B2334+61と関連する超新星残骸G114.3+0.3から検出可能なX線放射は存在するか？
• RQ4 異なる中性子星の状態方程式が、導出された温度上限に与える影響は何か？
• RQ5 観測されたPSR B2334+61のX線スペクトルは、α = 2のパワー則モデルと整合的か？

主な発見

• PSR B2334+61のX線フラックスは、0.1–2.4 keVエネルギー帯で(7.1 ± 0.2) × 10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²として測定された。
• 光子指数α = 2のパワー則スペクトルを仮定した場合、観測されたフラックスはソフトX線放射成分と整合的である。
• 中程度の硬さの状態方程式（FPモデル、M = 1.4 M☉、R = 10.85 km）を仮定した場合、中性子星の表面温度の上限はTₛ^∞ ≲ 1.2 × 10⁶ Kに導かれた。
• 文献に掲載された異なる中性子星モデルを用いることで、温度上限にわずかな変動が認められ、これは状態方程式依存性を示している。
• 超新星残骸G114.3+0.3からは顕著なソフトX線放射が検出されず、拡散したX線ハローまたは殻構造の放射は存在しないことが示された。
• 結果は、パルサーが周囲の残骸からの寄与を最小限に抑えた熱放射を行う孤立中性子星であると整合的である。