[논문 리뷰] On the Distance of SGR 1935+2154 Associated with FRB 200428 and Hosted in SNR G57.2+0.8

Shu-Qing Zhong, Zi-Gao Dai외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 22.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 24인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 은하, 자기풍 네뷸라, 초신성 잔해(G57.2+0.8)의 디스퍼전 메저(DM) 기여도를 조합하여, FRB 200428과 관련된 자기풍 별 SGR 1935+2154까지의 거리를 추정한다. 이는 SGR와 초신성 잔해 간의 물리적 연관성을 전제로 한다. 거리는 $9.0 \pm 2.5$ kpc로 추정되며, 초신성 잔해의 반경은 10–18 pc로 추정되어 이전 연구들과 일관되며, 지역적인 팔레이(Faraday) 회절 측정치는 $")

ABSTRACT

Owing to the detection of an extremely bright fast radio burst (FRB) 200428 associated with a hard X-ray counterpart from the magnetar soft gamma-ray repeater (SGR) 1935+2154, the distance of SGR 1935+2154 potentially hosted in the supernova remnant (SNR) G57.2+0.8 can be revisited. Under the assumption that the SGR and the SNR are physically related, in this Letter, by investigating the dispersion measure (DM) of the FRB contributed by the foreground medium of our Galaxy and the local environments and combining with other observational constraints, we find that the distance of SGR 1935+2154 turns out to be $9.0\pm2.5\,$kpc and the SNR radius falls into $10$ to $18\,$pc since the local DM contribution is as low as $0-18\,$pc cm$^{-3}$. These results are basically consistent with the previous studies. In addition, an estimate for the Faraday rotation measure of the SGR and SNR is also carried out.

연구 동기 및 목표

• SGR 1935+2154까지의 거리를 재평가하기 위해, G57.2+0.8 초신성 잔해와의 물리적 연관성을 전제로 디스퍼전 메저(DM) 제약 조건을 사용한다.
• 관측 데이터와 일치하는지 확인하기 위해 초신성 잔해의 반경과 지역 환경의 DM 기여도를 평가한다.
• 편광 데이터와 이론 모델을 사용하여 초신성 잔해 환경의 파울레이 회절 측정치(RM) 기여도를 추정한다.
• 다양한 파장 영역의 제약 조건을 사용하여 SGR와 초신성 잔해 간의 모순되는 거리 추정치를 조율한다.

제안 방법

• FRB 200428의 관측된 DM(332.7 pc cm⁻³)을 은하(DM_Gal), 자기풍 네뷸라(DM_MWN), 초신성 잔해(DM_SNR)의 기여도로 분해한다.
• YMW16 은하 전자 밀도 모델을 사용하여 거리 D의 함수로 DM_Gal을 계산한다.
• 자기풍 별 특성(B_p, P, μ_±)에 기반한 이론적 모델을 사용하여 DM_MWN을, 일정한 간성간 매질 또는 풍속 환경에서의 초신성 잔해 진화 모델을 사용하여 DM_SNR을 추정한다.
• 에너지-밀도 관계와 초신성 잔해 확장 모델을 사용하여 초신성 잔해의 반경과 DM_SNR을 유도하며, 폭발 에너지와 주변 밀도를 변화시킨다.
• Piro & Gaensler(2018)의 형식을 사용하여 간성간 매질 및 풍속 환경에서 RM_SNR을 추정하며, 자석 에너지 비율과 폭발 에너지와 연결한다.
• 예측된 RM 값과 SGR 1935+2154의 관측된 RM(+112.3 rad m⁻²) 및 G57.2+0.8에 대한 전경 RM(+223 ± 2 rad m⁻²)를 비교하여 지역 RM 기여도를 추론한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SGR 1935+2154까지의 거리는 G57.2+0.8 초신성 잔해와의 물리적 연관성과 FRB 200428이 자기풍 별과 관련이 있다고 가정할 경우 얼마인가?
• RQ2 은하, 자기풍 네뷸라, 초신성 잔해의 DM 기여도가 함께 SGR 거리를 어떻게 제약하는가?
• RQ3 합리적인 초신성 잔해 진화 모델에 대해 예상되는 초신성 잔해의 반경과 DM_SNR 기여도는 얼마인가?
• RQ4 관측된 RM 값에 기반하여, 지역 초신성 잔해 환경의 파울레이 회절 측정치(RM) 기여도는 얼마인가?
• RQ5 이 결과는 라디오, X선, HI/CO 측정치로부터 이전에 얻어진 거리 추정치와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• SGR 1935+2154까지의 거리는 DM 분해와 관측 제약 조건을 기반으로 $9.0 \pm 2.5$ kpc로 추정된다.
• 초신성 잔해의 반경은 $10$에서 $18$ pc로 제약되며, SGR의 연령 $")