[論文レビュー] Very fast optical flaring from a possible new Galactic magnetar

A. Ştefănescu, G. Kanbach+4 more|ArXiv.org|Sep 23, 2008

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 10被引用数 28

ひとこと要約

本論文は、銀河系の新しい磁気星候補である SWIFT J195509.6+261406 から、1秒未塔の時間スケールで観測された最初の光学フレアを報告している。急速な光度測定を用いて、既知の磁気星の高エネルギー光度曲線に類似した極めて明るく速い光学変動を検出しており、この対象が以前に報告されていなかった光学的活動を示しているにもかかわらず、類似した放射メカニズムが存在する可能性を示唆している。

ABSTRACT

Highly luminous rapid flares are characteristic of processes around compact objects like white dwarfs, neutron stars or black holes. In the high energy regime of X- and gamma-rays, outbursts with variability time-scales of seconds and faster are routinely observed, e.g. in gamma-ray bursts or Soft Gamma Repeaters. In the optical, flaring activity on such time-scales has never been observed outside the prompt phase of GRBs. This is mostly due to the fact that outbursts with strong, fast flaring usually are discovered in the high-energy regime. Most optical follow-up observations of such transients employ instruments with integration times exceeding tens of seconds, which are therefore unable to resolve fast variability. Here we show the observation of extremely bright and rapid optical flaring in the galactic transient SWIFT J195509.6+261406. Flaring of this kind has never previously been reported. Our optical light-curves are phenomenologically similar to high energy light-curves of Soft Gamma Repeaters and Anomalous X-ray Pulsars, which are thought to be neutron stars with extremely high magnetic fields (magnetars). This suggests similar emission processes may be at work, but in contrast to the other known magnetars with strong emission in the optical.

研究の動機と目的

• Swiftが特定した銀河系の新しい磁気星候補である一時的天体 SWIFT J195509.6+261406 の性質を調査すること。
• ガンマ線バーストの即時放射以外で観測されたことがないような高速な光学変動が、磁気星に類似した天体に見られるかどうかを特定すること。
• 磁気星における高エネルギーと光学フレアを駆動する同じ放射過程が存在する可能性を検討すること。
• 強い磁場を持つ中性子星の放射メカニズムを理解するうえで、光学フレアが果たす意義を評価すること。

提案手法

• 1秒未塔の積分時間を持つ機器を用いて、高速な光学光度測定を実施し、速い変動を解像する。
• 光学的トランジット天体 SWIFT J195509.6+261406 の光度曲線を分析し、フレアイベントを検出し特徴を特定する。
• 既知のソフトガンマ線リピーターおよび異常X線パulsarの高エネルギー光度曲線と、観測された光学光度曲線を比較する。
• 光度曲線の形態的類似性を用いて、エネルギー帯域を越えた共通した物理的プロセスを推測する。
• Swift観測からのX線およびガンマ線特性を評価し、磁気星候補としての分類を支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河系の磁気星候補から、1秒未塔の時間スケールの高速光学フレアを検出できるか？
• RQ2 SWIFT J195509.6+261406 の光学光度曲線は、高エネルギー帯域における既知の磁気星の光度曲線と形態的に類似しているか？
• RQ3 磁気星に類似した天体で、このような高速な光学変動を引き起こす物理的メカニズムは何か？
• RQ4 高エネルギートランジットで同様の現象が見られるにもかかわらず、なぜこのような高速光学フレアは以前に観測されていなかったのか？
• RQ5 既知の磁気星に強い光学放射が観測されないことは、異なる放射メカニズムまたは観測方向の違いを示唆するのか？

主な発見

• 本論文は、銀河系の磁気星候補から1秒未塔の時間スケールで観測された最初の光学フレアを報告している。
• SWIFT J195509.6+261406 の光学光度曲線は、ソフトガンマ線リピーターおよび異常X線パulsarの高エネルギー光度曲線と、現象論的に類似している。
• 観測されたフレアは、他の磁気星候補で見られる通常の光学変動よりも顕著に明るい。
• 急速な変動は、コンパクトな放射領域を示しており、中性子星由来であることに整合的である。
• このような高速光学フレアが以前に検出されなかったのは、大多数の光学フォローアップ機器の時間分解能が限られていたためである。
• 研究結果は、磁気星において光学帯域と高エネルギー帯域の両方で同じ物理的プロセスが駆動している可能性を示唆しており、既知の事例では強い光学放射が観測されないにもかかわらずである。