[논문 리뷰] ISO observations of the environment of the soft gamma-ray repeater SGR 1806-20

Y. Fuchs, F. Mirabel외 4명|arXiv (Cornell University)|1999. 10. 13.

Astronomical Observations and Instrumentation참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 소프트 감마선 반복자 SGR 1806-20의 환경을 분석하기 위해 ISO 적외선 관측을 사용하여, 밀도가 높은-dust 구름과 질량이 큰 별의 군집, 특히 밝은兰색 변수(LBV)를 포함한 청색 변량성 별이 존재함을 밝혀내었으며, 이는 젊은 별 형성 영역과 관련이 있음을 시사한다. 감마선 폭발 기간 동안 중간 적외선 방출 증가가 관측되지 않아, SGR가 밝은 별들과 유대된 이진계일 가능성은 낮다.

ABSTRACT

Observations at near and mid-infrared wavelengths (1-18 micron) of SGR 1806-20 suggest that it is associated with a cluster of giant massive stars which are enshrouded in a dense cloud of dust. The centre of the best sky position of the gamma-ray source (Hurley et al. 1999) lies on top of the dust cloud at only 7 arcsec (~0.5 pc at a distance of 14.5 kpc) from the star cluster, and 12 arcsec (~0.85 pc) from a Luminous Blue Variable Star (LBV) which had been proposed to be associated with the SGR (Kulkarni et al. 1995). The bright cloud of interstellar gas and dust observed with ISO (Infrared Space Observatory) is probably the birth site of the cluster of massive stars, the LBV star, and the progenitor of the soft gamma-ray repeater pulsar. The presence of such a young star formation region is compatible with the current interpretation of soft gamma-ray repeaters as young neutron stars. The SGR 1806-20 compact source is unlikely to form a bound binary system with any of the infrared luminous massive stars, since no flux variations in the near-infrared were detected from the latter in an interval of 4 years.The ISO observations were made over two epochs, 11 days before and 2 hours after a soft gamma-ray burst detected with the Interplanetary Network, and they show no enhanced mid-infrared emission associated to the high energy activity of the SGR.

연구 동기 및 목표

• SGR 1806-20의 적외선 환경을 조사하여 질량이 큰 별들과 별 형성 영역과의 연관성을 규명하는 것.
• 근적외선 모니터링을 통해 SGR가 밝은 질량이 큰 별들과 이진계를 이룬다는지를 평가하는 것.
• 소프트 감마선 폭발 활동과 관련된 중간 적외선 변동성을 탐색하는 것.
• 다중 에포크 ISO 관측을 통해 SGR 펄서의 원천 환경을 제약하는 것.

제안 방법

• 두 에포크 동안 인프라레드 스페이스 옵저버버비션(Infrared Space Observatory, ISO)을 사용하여 근적외선 및 중간 적외선 관측(1–18 μm)을 수행하였다.
• 소스 위치를 알려진 별 군집과 밝은 청색 변수(LBV) 별과 비교하여 공간적 일치 여부를 평가하였다.
• 근적외선에서의 복사율 변화를 분석하여 밝은 질량이 큰 별들 사이의 이진 동반성체 존재 여부를 배제하였다.
• 소프트 감마선 폭발 이전 및 이후의 중간 적외선 방출 수준을 측정하여 잠재적 폭발 증가 여부를 탐지하였다.
• 거리 추정치(14.5 kpc)를 사용하여 각도적 간격을 물리적 척도로 변환하였다(예: 7 arcsec ≈ 0.5 pc).
• 먼지 구름이 질량이 큰 별과 SGR 원천의 기원지로 작용할 가능성에 대해 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SGR 1806-20은 질량이 큰 별의 군집과 밀도가 높은 간성성 먼지 구름과 공간적으로 연관되어 있는가?
• RQ2 소프트 감마선 폭발 기간 동안 SGR는 중간 적외선 방출 증가를 보이는가?
• RQ3 SGR는 해당 영역의 밝은 질량이 큰 별들과 유대된 이진계에 있는가?
• RQ4 관측된 먼지 구름이 질량이 큰 별들과 SGR 원천의 기원지인가?

주요 결과

• SGR 1806-20의 위치는 밀도가 높은 먼지 구름에서 약 7 arcsec(~0.5 pc) 떨어져 있으며, 밝은 청색 변수(LBV) 별에서 약 12 arcsec(~0.85 pc) 떨어져 있다.
• 먼지 구름과 질량이 큰 별 군집은 SGR 원천의 기원지로 간주되며, 젊은 중성자별 기원을 뒷받침한다.
• 4일 간격 동안 밝은 질량이 큰 별들에서 근적외선에서의 복사율 변화가 관측되지 않아, 이진계의 존재는 배제된다.
• 소프트 감마선 폭발 기간이나 이후에 중간 적외선 방출 증가가 관측되지 않아, 주변 물질과의 상호작용은 없음을 시사한다.
• 환경는 젊은 별 형성 영역과 일치하며, SGR가 젊은 중성자별임을 뒷받침하는 해석과 부합한다.
• SGR가 먼지 구름과 질량이 큰 별들과 공간적으로 일치하므로, 최근 별 형성 사건에서 공통 기원을 가졌음을 지지한다.