[論文レビュー] Gamma-ray binaries

M. Chernyakova, D. Malyshev|arXiv (Cornell University)|Jun 5, 2020

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 5

ひとこと要約

このレビューでは、100 MeV から 100 GeV 以上のエネルギーでガンマ線を放出する非一時的ガンマ線連星（高質量連星系）の現在の理解を、スペクトル的および時間的性質の分析を通じて統合する。特に中性子星やブラックホールを伴うコンパクトな天体を有する系における高エネルギー放射メカニズムを説明する理論的モデルを評価する。

ABSTRACT

Gamma-ray binaries are a subclass of high-mass binary systems whose energy spectrum peaks at high energies (E$\gtrsim$100 MeV) and extends to very high energies (E$\gtrsim$100 GeV) $\gamma$ rays. In this review we summarize properties of well-studied non-transient $\gamma$-ray binaries as well as briefly discuss poorly known systems and transient systems hosting a microquasar. We discuss also theoretical models that have been used to describe spectral and timing characteristics of considered systems

研究の動機と目的

• 高エネルギー放射を示す well-studied 非一時的ガンマ線連星に関する観測データを収集・分析すること。
• マイクロクェーサーを伴うガンマ線連星における物理的性質および放射メカニズムを検討すること。
• これらの系のスペクトル的および時間的特性を説明する理論的モデルを評価すること。
• poorly studied および一時的ガンマ線連星系に関する知識の空白を特定すること。

提案手法

• 非一時的系における高エネルギーガンマ線望遠鏡（例：Fermi-LAT）からの観測データの体系的レビュー。
• エネルギースペクトルが E ≥ 100 MeV でピークを示し、E ≥ 100 GeV まで延びることの分析。
• 相対論的流れにおける粒子加速および逆コンプトン散乱を含む理論的モデルの評価。
• 異なるガンマ線連星系間でのスペクトルエネルギー分布および変動パターンの比較。
• 時間的特性の組み込みによる放射の幾何構造およびコンパクト天体の性質の制約。
• マイクロクェーサー様の系に関する結果の統合を通じて、高エネルギー放射におけるその役割の評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非一時的ガンマ線連星の主なスペクトル的および時間的特性は何か？
• RQ2 理論的モデルは、これらの系で観測された高エネルギー放射をどのように説明するか？
• RQ3 E ≥ 100 GeV のガンマ線の生成を支配する物理的メカニズムは何か？
• RQ4 マイクロクェーサーを伴う系はガンマ線連星集団にどのように寄与しているか？
• RQ5 poorly known または一時的ガンマ線連星は well-studied 系と比べてどのような特徴を示すか？

主な発見

• well-studied 非一時的ガンマ線連星は、100 MeV から 100 GeV 以上の高エネルギーで広帯域の放射を示す。
• これらの系のスペクトルエネルギー分布は、相対論的電子が星の光子を逆コンプトン散乱することで生じるモデルと整合的である。
• 光度曲線の変動は、公軌道運動および相対論的ビーム効果による変調を示唆している。
• コンパクト天体の風および相対論的ジェットを含む理論的モデルは、観測されたスペクトル的特徴をうまく再現している。
• マイクロクェーサー様の系はガンマ線放射に寄与しているが、非一時的系と比べてその放射メカニズムはまだあまり制約がつかない。
• 一時的系および poorly known な連星は新しい発見の可能性を秘めているが、詳細なスペクトル的および時間的分析には十分なデータが不足している。