[논문 리뷰] RXTE observations of single pulses of PSR B0531+21: II Test for radio behavior

M. Vivekanand|ArXiv.org|2002. 05. 13.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 25인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 RXTE/PCA 데이터를 사용하여 크랩 펄서(PSR B0531+21)의 1.87백만 개의 X선 펄스를 분석하여, 세 가지 라디오 펄서 현상—펄스 정지, 서브펄스 이동, 모드 변화—이 X선 에너지에서 발생하는지 테스트한다. 주요 결과는 X선 데이터에서 이러한 현상이 관측되지 않으며, 이는 X선 방출이 라디오 방출과 다른 방출 메커니즘에서 비롯될 가능성이 있음을 시사하며, 특히 외부 갭일 수 있고, 라디오 펄스 정지가 전반적인 전류 손실이 아닌 미세물리적 과정일 수 있음을 암시한다.

ABSTRACT

This article is the second in the series that analyze about 1.87 million periods of Crab pulsar, observed by the PCA detector aboard the RXTE x-ray observatory. At these energies the pulsar displays none of the three phenomena that are often seen in normal radio pulsars -- ``pulse nulling'', ``systematic sub pulse drifting'' and ``mode changing''. Presence or absence of these three behavior in the Crab pulsar, at radio wavelengths, something that has not been rigorously established yet, might be important for a satisfactory understanding of the above three phenomena.

연구 동기 및 목표

• 크랩 펄서에서 라디오 펄서 현상—펄스 정지, 서브펄스 이동, 모드 변화—이 X선 에너지에서 발생하는지 테스트하기.
• 자기전복 펄서에서 일관된 라디오 방출과 비일관된 X선 방출 간의 관계를 조사하기.
• 이러한 현상이 X선에서 관측되지 않는 것이 내부 갭 대비 외부 갭 방출 모델을 지지하는지 여부를 규명하기.
• 특히 상대론적 전하 뭉치와 전류 흐름의 역할에 관해 이론적 모델에 관측적 제약을 제공하기.
• 라디오와 X선 에너지에서의 정지가 동시에 발생하는지 또는 분리되어 있는지 평가하여 내부 갭과 외부 갭 간의 상호작용을 밝혀내기.

제안 방법

• 데이터는 5개의 PCU와 각 PCU의 두 아노드 층에서 수집된 23개의 RXTE/PCA 관측(관측 ID 10203-01-01-00부터 10203-01-03-01까지)에서 얻었으며, 이는 이벤트 모드로 기록되었고, 모든 포톤을 통합하였다.
• X선 대역을 고립하기 위해 에너지 채널 50–249(13.3–58.4 keV)를 사용하였다.
• 분석은 FTOOLS와 자체 개발 소프트웨어를 사용하여 1.87백만 개의 주기 동안 단일 펄스 광도곡선을 처리하고 분석하였다.
• 통합된 펄스 프로파일을 구성하고, PSR J0437−4715의 라디오 데이터와 비교하여 통계적 행동을 평가하였다.
• 펄스 강도 분포를 평가하기 위해 X선과 라디오 데이터 간의 로그 카운트(LOG(N))를 비교하였다.
• 연구는 X선 영역에서 펄스 정지(펄스의 부재), 체계적 서브펄스 이동, 프로파일 불안정성(모드 변화)을 탐지하는 데 집중하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 크랩 펄서는 라디오 파장에서 관측되는 것처럼 X선 에너지에서도 펄스 정지를 보이는가?
• RQ2 내부 갭 모델에 일치하는 체계적 서브펄스 이동이 X선 방출에서 관측되는가?
• RQ3 X선 광도곡선에서 모드 변화 또는 프로파일 불안정성의 증거가 있는가?
• RQ4 이러한 현상이 X선에서 관측되지 않는 것은 라디오 방출이 X선 방출과 다른 방출 영역에서 유래한다는 것을 의미하는가?
• RQ5 라디오와 X선 에너지에서의 정지가 동시에 발생하거나 분리되어 있는지 여부는 라디오 정지의 원인이 미세물리적 과정인지 전반적인 물리적 붕괴인지를 구별하는 데 도움이 되는가?

주요 결과

• 크랩 펄서는 X선 관측에서 펄스 정지의 증거를 보이지 않으며, 1.87백만 주기 동안 펄스 강도에 유의미한 감소가 없었다.
• X선 광도곡선에서 체계적 서브펄스 이동이 확인되지 않아 이러한 행동이 이러한 에너지에서 존재하지 않는다는 것을 시사한다.
• 통합된 X선 펄스 프로파일은 시간이 지남에 따라 안정되어 있었으며, 모드 변화나 프로파일 불안정성의 징후가 없었다.
• 이러한 현상이 X선에서 관측되지 않는 것은 X선 방출이 라디오 방출처럼 간섭적으로 조절되지 않음을 의미하며, 비일관된 방출 메커니즘을 지지한다.
• 결과는 외부 갭 모델과 일치하며, 여기서 X선 방출은 외부 자기장에서 상대론적 쌍이 생성되는 데 기인할 수 있고, 라디오 방출은 다른 영역에서 기인할 수 있음을 암시한다.
• 라디오에서의 정지가 가능할 수 있음에도 불구하고 X선에서의 정지가 관측되지 않아, 라디오 정지는 전반적인 전류 손실이 아닌 미세물리적 과정(예: 간섭성 상실)에 기인할 가능성이 높다는 것을 암시한다.