[論文レビュー] Pulsars revived by gravitational waves

V. Lipunov, I. E. Panchenko|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 1996

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、二重中性子星合体から発生する重力波が、最終合体の数周期前に、磁気圏を再励起することで死にかけの電波パルサーを一時的に再生させることを提案する。そのメカニズムは、重力波によって誘導される電場が電子・陽電子対生成を強化し、合体の直前までに検出可能な一時的なパルス放射が再発生することをもたらす。

ABSTRACT

Binary neutron stars mergers that are expected to be the most powerful source of energy in the Universe definitely exist in nature, as is proven by the observed behavior of the Hulse-Taylor binary radio pulsar. Though most of energy in such events is radiated in gravitational waves, there probably exist several mechanisms giving also electromagnetic radiation. We propose a new one, involving a revival of the radio pulsar several orbital cycles before the merger.

研究の動機と目的

• 標準モデルを超えた二重中性子星合体時の非標準的電磁放射メカニズムを調査すること。
• 重力波が合体に近いパルサーに検出可能な電磁活動を誘発できるかどうかを検討すること。
• 重力波駆動の電場による電波パルサーの再生メカニズムを提唱すること。
• 最終合体の直前における一時的電波パルス発生の観測可能性を評価すること。
• 重力波放射とパルサーにおける観測可能な電磁現象を結びつけること。

提案手法

• 線形化重力と電磁誘導を用いて、重力波とパルサーの磁気圏の相互作用をモデル化すること。
• 時間変化する重力波歪みが、パルサーの電流シートに誘導する電場を計算すること。
• 強化された電場によって生じる電子・陽電子対生成率を推定すること。
• 対カスケードがコherent電波放射を再点火する条件を評価すること。
• 合体スケールと重力波振幅のベンチマークとして、Hulse-Taylor二重パルサーを用いること。
• 合体までの時間的スケールに照らし、再生のタイミングを軌道周期の観点から評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重中性子星合体からの重力波が、近接するパルサーに検出可能な電磁放射を誘発できるか？
• RQ2 重力波が死にかけの電波パルサーを再生させる物理的メカニズムは何か？
• RQ3 このような再生信号は、合体の何周期前まで観測可能か？
• RQ4 パルサーの磁気圏で電子・陽電子対生成を誘発するための必要な重力波振幅はどの程度か？
• RQ5 再生された電波放射は、現在の電波望遠鏡で検出可能か？

主な発見

• 重力波は、パルサーの磁気圏に十分な電場を誘導し、電子・陽電子対生成を引き起こすのに十分な大きさである。
• 誘導された電場は、合体の数周期前にパルサーの電波放射を再点火する可能性がある。
• 再生は、重力波歪みが約10^-20に達する際に起こると予想され、これはHulse-Taylor二重パルサーの合体予測と整合的である。
• 再生のスケールは、合体の数十から数百個の軌道周期前と推定される。
• このメカニズムは、二重中性子星合体からの重力波信号の電磁的対応体を提供する可能性を有する。
• モデルは、最終合体の直前までに一時的な電波パルス発生が観測可能である可能性を示唆し、新たな観測窓を提供する。