[논문 리뷰] Radio Monitoring and High Resolution Observations of the Soft Gamma Ray Repeater 1806-20. by Vasisht et al. Postscript file, 13 pages

Gautam Vasisht, D. A. Frail외 1명|arXiv (Cornell University)|1994. 12. 01.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 1인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 소프트 감마선 반복파토 SGR 1806−20 및 그 주변 성운 G 10.0−0.3에 대한 고해상도 VLA 전파 관측과 모니터링을 제시한다. 여러 차례의 감마선 폭발에도 불구하고 다섯 달 간의 관측 기간 동안 전파 변동성이 발견되지 않았으며, 중심 핵은 표준 펄서 바람 성운 모형과 순환 이진 모형과 모두 부합하지 않는 밀도가 높고 한쪽 방향으로 뻗어 있는 전파 구조를 보이며, 기존의 SGR 형성 이론에 도전하고 있으며, 입자 대 광자 복사율 비율 β에 대해 β < 10⁶의 상한선을 설정한다.

ABSTRACT

We report the results of radio flux-monitoring and high resolution observations at 3.6 cm with the VLA, of the central condensation in G10.0-0.3, the radio nebula surrounding the soft gamma ray repeater (SGR) 1806-20. The quiescent X-ray source AX1805.7-2025 is coincident with the radio core suggesting that G10.0-0.3 is a plerionic supernova remnant. The monitoring experiment was performed in 10 epochs spread over five months, starting just before the latest reactivation of SGR 1806-20 in gamma-rays. There is no apparent increase in the radio flux density from the central region of G10.0-0.3 on timescales of days to months following the gamma-ray bursts. At a resolution of 1 arcsec the peak region of G10.0-0.3 is seen to consist of a compact source with diffuse, one-sided emission, reminiscent of core-jet geometry seen in AGNs and some accreting Galactic binaries. By analogy with these latter sources, we argue that the SGR 1806-20 is coincident with the core component. If so, this is the first arcsecond localization of a high energy transient. The lack of radio variability and the low brightness temperature of the central component distinguish SGR 1806-20 from other accreting binaries. The structure of the high resolution radio image also does not particularly resemble that seen in the vicinity of young pulsars. Thus there is no compelling observational evidence for either of the two models discussed for SGRs, the pulsar model or the accreting binary model.

연구 동기 및 목표

• SGR 1806−20의 최근 감마선 폭발이 관련 성운 G 10.0−0.3에서 감지 가능한 전파 플레어를 유도하는지 여부를 규명하는 것.
• SGR 1806−20의 전파 대응체를 초초당 해상도로 국지화하여 그 성질이 펄서인지 순환 이진 시스템인지 테스트하는 것.
• 감마선 폭발이 성운 방출을 주도하는지 확인하기 위해 입자 대 광자 복사율 비율(β)을 제약하는 것.
• 중앙 전파 핵의 형태학적 특성과 그 성운을 주도하는 물리적 메커니즘에 대한 영향을 조사하는 것.

제안 방법

• 1993년 감마선 재활성화 직전부터 시작하여 다섯 달 동안 VLA의 D-구성에서 10개의 에포크에 걸쳐 3.6cm 전파 모니터링을 수행하였다.
• 성운 G 10.0−0.3 내에서 중심 전파 핵의 국지를 1초보조 해상도로 확보하기 위해 고해상도 이미징을 수행하였다.
• 모든 에포크를 하나의 깊은 이미지로 통합하여 분석하기 위해 AIPS 소프트웨어를 사용해 캘리브레이션 및 데이터 감소를 수행하였다.
• 성운 특징 내 입자 및 자기장의 최소 에너지(E_min)를 추정하기 위해 표준 동기복사 모형(Pacholczyk 1970)을 적용하였다.
• 성운에 대해 스펙트럼 지수 α ≈ −0.6을 가정하고, 2-초보조 특징을 에너지 주입 timescale의 대체 지표로 사용하였다.
• 폭발 이후 전파 플럭스 증가가 없음을 가정하여 입자 대 광자 복사율 비율 β에 대한 상한선을 계산하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SGR 1806−20의 감마선 활동은 관련 성운 G 10.0−0.3에서 감지 가능한 전파 플레어를 유도하는가?
• RQ2 G 10.0−0.3의 중심 전파 핵은 펄서가 추진하는 플레리온 또는 순환 이진 시스템과 일치하는가?
• RQ3 특히 한쪽 방향으로 뻗어 있는 방출을 가진 관측된 형태학적 특성은 움직이는 중성자별에서 발생하는 버드 샤프트로 설명될 수 있는가?
• RQ4 전파 변동성이 없음을 바탕으로, 폭발에서의 입자 복사율 대 광자 복사율 비율 β에 대한 상한선은 무엇인가?
• RQ5 큰(분미닛) 및 작은(초보조) 척도에서 관측된 지속적인 동서 비대칭성은 장기간에 걸친 지속적인 에너지 주입을 암시하는가?

주요 결과

• 감마선 폭발 이후 수일에서 수개월 간의 시간 스케일에서 G 10.0−0.3의 중심 영역에서 전파 플럭스 밀도의 유의미한 증가가 관측되지 않았다.
• 중심 전파 핵은 1초보조 해상도에서 밀도가 높고 한쪽 방향으로 뻗어 있는 구조를 보이며, AGN 및 순환 이진 시스템에서 관측되는 코어-제트 형태학적 특성과 유사하다.
• 중심 성분은 낮은 밝기 온도를 보이며 변동성이 없어 일반적인 순환 이진 시스템과는 다릅니다.
• 동서 비대칭성은 분미닛 및 초보조 척도에서 모두 관측되어 장기간에 걸친 지속적인 에너지 주입 과정을 암시한다.
• 전파 변동성이 없음을 바탕으로 거리에 관계없이 입자 복사율 대 광자 복사율 비율 β에 대해 β < 10⁶의 상한선을 도출하였다.
• 관측된 형태학적 특성은 SGR의 이격 위치와 비대칭성 방향 간의 불일치로 인해 움직이는 펄서에서 발생하는 버드 샤프트와 부합하지 않는다.