[논문 리뷰] Anomalous Pulsars

И. Ф. Малов|arXiv (Cornell University)|2007. 11. 04.

Pulsars and Gravitational Waves Research인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 이방성 X선 펄서(AXPs), 소프트 감마선 반복 방사체(SGRs), 그리고 관련 중성자별 계열 간 관측된 차이가 주로 자기장축과 자전축 간 기하학적 배열, 특히 이 둘 사이의 각도 β에 기인한다고 제안한다. β < 10°인 경우(정렬된 자전자), 자기장권 내의 이격파가 주기적 방사를 설명하며, 더 큰 β(거의 수직 자전자)인 경우, 둘레의 물질로부터의 물질 붕괴가 조절과 일시적 사건을 유도한다.

ABSTRACT

Many astrophysicists believe that Anomalous X-Ray Pulsars (AXP), Soft Gamma-Ray Repeaters (SGR), Rotational Radio Transients (RRAT), Compact Central Objects (CCO), and X-Ray Dim Isolated Neutron Stars (XDINS) belong to different classes of anomalous objects with neutron stars as the central bodies inducing all their observable peculiarities. We have shown earlier (I.F.Malov and G.Z.Machabeli, Astron. Astrophys. Trans. 25, 7, 2006) that AXPs and SGRs could be described by the drift model in the framework of preposition on usual properties of the central neutron star (rotation periods P ~ 0.1 - 1 sec, surface magnetic fields B ~ 10^11 - 10^13 G). Here we shall try to show that some differences of considered sources will be explained by their geometry (particularly, by the angle BETA between their rotation and magnetic axes). If BETA < 10 deg. (the aligned rotator) the drift waves at the outer layers of the neutron star magnetosphere should play a key role in the observable periodicity. For large values of BETA (the case of the nearly orthogonal rotator) an accretion from the surrounding medium (for example, from the relic disk) can cause some modulation and transient events in received radiation.

연구 동기 및 목표

• AXPs, SGRs, RRATs, CCOs, XDINS 간 관측 차이의 기원을 조사하는 것.
• 중성자별 자기장축과 자전축 간 기하학적 차이가 이들의 고유한 방출 행동을 설명할 수 있는지 판단하는 것.
• 이격파 또는 물질 붕괴 과정 중 어느 것이 이러한 소스에서 주기성과 일시적 활동을 지배하는지 평가하는 것.

제안 방법

• 표준 중성자별 특성(P ~ 0.1–1 sec, B ~ 10^11–10^13 G)을 기반으로 AXPs와 SGRs에 대한 이격 모델을 제안한다.
• 자전축과 자기장축 사이의 각도 β가 관측 가능한 방출 패턴을 어떻게 형성하는지 분석한다.
• 정렬된 자전자(β < 10°)와 그 경우 자기장권 내의 이격파가 주기성을 이끌어내는 것을 구분한다.
• 큰 β를 가진 거의 수직 자전자에서는 둘레의 잔재 디스크나 주변 매질로부터의 물질 붕괴가 조절 및 일시적 사건을 유도하는 것을 고려한다.
• 이론적 모델링을 통해 고립된 중성자별에서 기하학적 구성과 관측 가능한 현상 간의 연관성을 설정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자기장축과 자전축 간의 각도 β의 차이가 이방성 중성자별의 방출 특성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 β가 작을 경우 AXPs와 SGRs에서 주기성이 발생하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 주변 물질로부터의 물질 붕괴가 큰 β를 가진 소스에서 일시적 및 조절되는 방출을 설명할 수 있는가?
• RQ4 유사한 중심 천체 특성을 가진 AXPs, SGRs 및 기타 고립 중성자별이 왜 서로 다른 관측 행동을 보이는가?
• RQ5 이격파와 물질 붕괴 과정이 이방성 중성자별 계열에서 관측된 행동의 전반적인 범위를 어느 정도 설명할 수 있는가?

주요 결과

• β < 10°인 경우, 외부 자기장권 내의 이격파가 AXPs와 SGRs에서 관측 가능한 주기성의 주요 원인이다.
• 큰 β를 가진 소스에서는 둘레의 물질(예: 잔재 디스크 등)에서의 물질 붕괴가 조절 및 일시적 사건을 유도할 수 있다.
• 동일한 기본 중성자별 특성(P ~ 0.1–1 sec, B ~ 10^11–10^13 G)이 β에 따라 다양한 행동을 유도할 수 있다.
• 기하학적 구성(정렬된 자전자 대 비정렬된 자전자)이 AXPs/SGRs와 RRATs, XDINS와 같은 다른 이방성 소스 간의 핵심 차이를 설명한다.
• 이격 모델은 표준 중성자별 가정 하에 AXPs와 SGRs에서 주기적 방출을 성공적으로 설명한다.
• 물질 붕괴 과정은 비정렬된 자전자에서 비주기적 또는 변동성이 있는 방출에 대해 설득력 있는 설명을 제공한다.