[論文レビュー] RXTE observations of single pulses of PSR B0531+21: II Test for radio behavior

M. Vivekanand|ArXiv.org|May 13, 2002

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 25被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、RXTE/PCAデータを用いて、かに脈動星（PSR B0531+21）の187万件のX線パルスを分析し、パルスの消失、サブパルスのドリフト、モード変化という3つの電波パルサー現象がX線エネルギー領域でも発生するかを検証した。主な結果として、X線データではこれらの現象のいずれに対しても観測されず、X線放射が電波とは異なる放射メカニズム（おそらくアウターガップ）に起因する可能性を示唆している。また、電波のパルス消失は、グローバル電流の途切れではなく、マイクロスコピックなプロセスに起因する可能性があることを示している。

ABSTRACT

This article is the second in the series that analyze about 1.87 million periods of Crab pulsar, observed by the PCA detector aboard the RXTE x-ray observatory. At these energies the pulsar displays none of the three phenomena that are often seen in normal radio pulsars -- ``pulse nulling'', ``systematic sub pulse drifting'' and ``mode changing''. Presence or absence of these three behavior in the Crab pulsar, at radio wavelengths, something that has not been rigorously established yet, might be important for a satisfactory understanding of the above three phenomena.

研究の動機と目的

• かにパルサーにおける電波パルサー現象（パルスの消失、サブパルスのドリフト、モード変化）がX線エネルギー領域でも発生するかを検証すること。
• 回転駆動パルサーにおけるコherent電波放射と非coherent X線放射の関係を調査すること。
• X線領域でこれらの現象が観測されないことが、インナーガップモデルとアウターガップモデルのどちらを支持するかを特定すること。
• 特に相対論的電荷バンチングと電流の流れの役割に関し、理論的モデルに対する観測的制約を提供すること。
• 電波とX線エネルギー領域でのパルス消失が同時に発生するか、または独立しているかを評価し、インナーガップとアウターガップの間の相互作用を解明すること。

提案手法

• データは、23件のRXTE/PCA観測（ObsIDs 10203-01-01-00 から 10203-01-03-01）のイベントモードから取得され、5つのPCUおよび各PCUの2つのアノード層からの全光子を統合した。
• X線帯域を特定するために、エネルギーチャンネル50～249（13.3～58.4 keV）を用いた。
• 分析にはFTOOLSおよび独自開発ソフトウェアを用い、187万周期にわたる単一パルス光曲線を処理・分析した。
• 統合パルスプロファイルを作成し、PSR J0437−4715の電波データと比較して統計的挙動を評価した。
• X線と電波データのログカウント（LOG(N)）を比較し、パルス強度分布の評価を行った。
• 本研究では、X線領域におけるパルスの消失（パルスなし）、系のサブパルスドリフト、プロファイル不安定性（モード変化）の検出に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 かにパルサーは、電波波長と同様にX線エネルギー領域でもパルスの消失を示すか？
• RQ2 X線放射では、インナーガップモデルに整合する系統的なサブパルスドリフトが観測されるか？
• RQ3 X線光曲線にモード変化またはプロファイル不安定性の兆候が見られるか？
• RQ4 X線領域でこれらの現象が観測されないことは、電波放射がX線放射とは異なる放射領域に起因するという仮説を支持するか、あるいは反証するか？
• RQ5 電波とX線エネルギー領域でのパルス消失の同時発生または分離が、電波パルス消失の原因がマイクロスコピックな要因（例：コherエンスの喪失）か、グローバルな電流の途切れかを区別する手がかりになるか？

主な発見

• かにパルサーでは、187万周期にわたるX線観測で、パルス強度の著しい低下の兆候が一切認められず、パルスの消失の証拠はない。
• X線光曲線では、系統的なサブパルスドリフトは検出されず、このような挙動がこれらのエネルギー領域に存在しないことを示している。
• 統合X線パルスプロファイルは時間経過に伴い安定しており、モード変化やプロファイル不安定性の兆候は認められない。
• これらの現象がX線領域で観測されないことは、X線放射が電波放射と同様にコherentに変調されていないことを示唆し、非coherent放射メカニズムを支持する。
• 結果は、X線放射が相対論的対が外磁気圏で発生するアウターガップモデルと整合的である。一方、電波放射は異なる領域に起因する可能性がある。
• 電波でパルス消失が起こり得る一方でX線では観測されないことは、電波パルス消失がグローバル電流の途切れではなく、マイクロスコピックなプロセス（例：コherエンスの喪失）に起因する可能性が高いことを示している。