[論文レビュー] X-ray emission from the galactic center region Supernova Remnant G0.9+0.1

L. Sidoli, S. Mereghetti+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2000

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、銀河中心の超新星残骸G0.9+0.1における深さのBeppoSAX X線観測を提示し、若年性の高い中性子星によって駆動される中心のプレリオンからの非熱的X線放射を確認した。データから得られたエネルギー指数はΓ ≈ 1.95、N_H ≈ 10²³ cm⁻²、2–10 keVバンドの全放射度は7.5 × 10³⁴ d₁₀² erg s⁻¹であり、これはパルサー駆動のシンクロtronネビュラを強く支持しており、残骸の年齢は約2,700年と推定された。

ABSTRACT

We report the results of a BeppoSAX observation of the composite supernova remnant G0.9+0.1, located in the Galactic Center region. This new observation, in which the core of G0.9+0.1 is observed on-axis, confirms our previous results obtained from a pointing in which the supernova remnant was serendipitously observed at a large off-axis angle. The better quality of the new data allows us to confirm the non-thermal nature of the X-ray source coincident with the central plerion, to significantly improve the estimate of its spectral parameters, to put more stringent upper limits on the presence of coherent pulsations (in the range of periods from 4ms to ~ 4 imes10^4 s), to obtain marginal evidence of the possible extended nature of the X-ray plerion and to put a better upper limit on the 2--10 keV X-ray emission from the 8' diameter radio shell (L$_{ m S}<3.4 imes 10^{34} { m d}_{10}^{2}$ erg s^{-1}). The X-ray spectrum is best fit with a power-law model with a photon index Γ~ 2, N_{ m H} ~ 10^{23} \hcm and a 2-10 keV luminosity of 7.5 imes 10^{34} { m d}_{10}^{2} erg s^{-1}. The broad band (radio-X-ray) properties of the composite supernova remnant G0.9+0.1 are indicative of the likely presence of a young (~ 2,700 yr) neutron star in its central radio core.

研究の動機と目的

• 初期に偶然の非軸上観測から示唆されたG0.9+0.1の中心プレリオンからのX線放射の非熱的起源を確認すること。
• 信号対雑音比の高い新しい軸上BeppoSAX観測を用いて、スペクトルパラメータの推定値を改善すること。
• 4 msから~4 × 10⁴ sの周期範囲における一貫したX線パルスの有無を制約すること。
• X線プレリオンの拡張性を評価し、電波シェルからのX線放射に対してより厳密な上限を設定すること。
• G0.9+0.1の全バンド（電波〜X線）的性質を評価し、若年性の中性子星の存在を推測すること。

提案手法

• 1.8–10 keVをカバーするBeppoSAXのミディアムエネルギー集中スペクトロメータ（MECS）を用いて、G0.9+0.1の78.6 ksの軸上観測を取得した。
• 拡散した銀河中心領域の放射とSgr B2分子雲からの汚染を最小限に抑えるために、電波コアを中心とする2′の円形抽出領域を用いた。
• 局所的バックグラウンドを、源を中心とする輪状領域（5′–8′）を用いて差し引いた。南部半分を用いてSgr B2のX線放射をモデル化した。
• χ²統計を用いて、複数のモデル（力率、熱的ブレムストラールーニング、黒体、mekal）をスペクトルにフィットさせ、最良の適合を特定した。
• 等分配仮定のもとで、磁場と相対論的粒子の全エネルギーを推定するため、シンクロtron破断周波数モデルを適用した。
• 全エネルギーと放射度に基づいて、エネルギー損失 timescale を用いて独立した年齢推定値（約2,700年）を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 G0.9+0.1からのX線放射は、以前に示唆されたように非熱的であるか、それとも熱的起源である可能性があるか？
• RQ2 中心X線源の正確なスペクトルパラメータ（エネルギー指数、水素吸収光学濃度、放射度）は何か？
• RQ3 中性子星からの一貫したX線パルスの証拠はあるか？
• RQ4 中心プレリオンからのX線放射は拡張的であるか、それとも点源と一致するか？
• RQ5 X線および電波的性質に基づいて、残骸の推定年齢は何か？

主な発見

• X線スペクトルは、エネルギー指数Γ = 1.95 ± 0.05の力率モデルに最もよく適合しており、非熱的放射を示している。
• 水素吸収光学濃度はN_H = 1.0 × 10²³ cm⁻²として測定され、銀河中心における高い吸収と整合的である。
• 2–10 keVバンドのX線放射度は7.5 × 10³⁴ d₁₀² erg s⁻¹であり、d₁₀は10 kpc単位の距離である。
• 中性子星表面や高温プラズマモデルのいずれに対しても良好なフィットが得られなかったため、X線の熱的起源は除外された。
• 4 msから~4 × 10⁴ sの周期範囲において、一貫したパルスの欠如が、厳密な上限とともに確認された。
• 等分配とエネルギー損失timescaleに基づく推定により、残骸の年齢は約2,700年であり、若年性の中性子星と整合的である。