[논문 리뷰] A deep search for radio emission from three X-ray pulsars : are radio emission and X-ray pulsations anticorrelated ?

R. P. Fender, P. Roche외 5명|arXiv (Cornell University)|1996. 12. 09.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 3인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 상대론적 제트 또는 프로펠러 메커니즘과 관련된 라디오 방출을 테스트하기 위해 센서티브 간섭계 기법을 사용하여 세 개의 X선 펄서—GX 1+4, GS 0834-430, 및 4U 0115+63—에 대한 깊은 라디오 조사 수행하였다. 그들의 광학적 위치에서 라디오 방출은 검출되지 않았으며, 3σ 상한선은 수백 마이크로-자울 정도로, 이는 이러한 시스템에서 X선 펄세이션과 라디오 방출 간 강한 반상관관계를 시사한다.

ABSTRACT

We present results from a deep search for radio emission from the X-ray pulsar systems GX 1+4, GS 0834-430 and 4U 0115+63 which have variously been suggested to possess radio jets and to be good candidates for propellor ejection mechanisms. None of these sources is detected at their optical positions, to 3 sigma limits of a few hundred micro-Jy. This places upper limits on their radio luminosities and thus on the internal energy and numbers of any relativistic electrons which are three to four orders of magnitude below those of radio-bright X-ray binaries such as SS 433 and Cyg X-3. Spectral and structural information on the proposed `radio lobes' of GX 1+4 make their association with the source unlikely. The lack of detected radio emission from any X-ray pulsar system is discussed statistically, and it is found that X-ray pulsations and radio emission from X-ray binaries are strongly anti-correlated.

연구 동기 및 목표

• GX 1+4, GS 0834-430, 및 4U 0115+63과 같은 X선 펄서가 상대론적 제트 또는 프로펠러 메커니즘을 통해 라디오 방출을 방출하는가를 검증하는 것.
• SS 433 및 Cyg X-3와 같은 라디오로 뚜렷한 X선 이진계가 X선 펄서보다 상당히 높은 라디오 루미노시티를 가지는가를 판단하는 것.
• GX 1+4 주위에 제안된 라디오 루프가 펄서 시스템과 관련이 있는가를 평가하는 것.
• X선 이진계에서 X선 펄세이션과 라디오 방출 간의 관계를 통계적으로 평가하는 것.

제안 방법

• 센서티브 간섭계 어레이를 사용하여 센티미터 파장에서 깊은 라디오 관측 수행.
• 세 개의 X선 펄서의 광학적 위치에서 깊은 통합을 수행하여 고감도 확보.
• 특히 GX 1+4의 제안된 라디오 루프의 후보 라디오 특징의 스펙트럼 및 구조적 특성 분석.
• 표준 라디오 캘리브레이션 기법을 사용하여 데이터 캘리브레이션하고, 약한 신호를 탐지하기 위해 깊은 이미징 적용.
• 제트 기반 라디오 방출 및 프로펠러 메커니즘의 이론적 모델과 검출된 복사 밀도 비교.
• X선 펄세이션과 라디오 방출 간 상관관계(또는 그 부재)를 평가하기 위해 통계 분석 수행.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 X선 펄서인 GX 1+4, GS 0834-430, 및 4U 0115+63이 SS 433 및 Cyg X-3와 유사한 수준의 감지 가능한 라디오 방출을 나타내는가?
• RQ2 GX 1+4 주위에 제안된 라디오 루프가 물리적으로 펄서 시스템과 연결되어 있는가?
• RQ3 X선 이진계에서 X선 펄세이션과 라디오 방출 간 통계적으로 유의미한 반상관관계가 있는가?
• RQ4 이 X선 펄서들의 라디오 루미노시티 상한선은 무엇이며, 알려진 제트 기반 시스템과 비교해 볼 때 어떻게 되는가?
• RQ5 라디오 방출의 부재는 상대론적 전자 집단의 부재 또는 제트 활동의 부재로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 세 개의 X선 펄서 중 어느 하나에서도 그들의 광학적 위치에서 라디오 방출이 검출되지 않았으며, 3σ 검출 한계는 수백 마이크로-자울 정도였다.
• 이 펄서들의 라디오 루미노시티 상한선은 SS 433 및 Cyg X-3와 같은 라디오로 뚜렷한 X선 이진계보다 3~4개의 지수 차수 낮았다.
• GX 1+4 주위의 제안된 라디오 루프의 스펙트럼 및 구조적 분석 결과, 이들이 펄서 시스템과 관련이 있을 가능성은 낮다.
• 통계 분석을 통해 X선 이진계에서 X선 펄세이션과 라디오 방출 간 강한 반상관관계가 확인되었다.
• 라디오 방출의 부재는 이러한 펄서 내부의 에너지와 상대론적 전자 수가 제트 기반 시스템보다 상당히 낮다는 것을 시사한다.
• 결과는 X선 펄서가 일반적으로 감지 가능한 수준에서 상대론적 제트를 생성하거나 프로펠러 방출 메커니즘을 작동시킨다는 개념을 도전한다.