[論文レビュー] The Magnificent Seven in the dusty prairie -- The role of interstellar absorption on the observed neutron star population

B. Posselt, С. Б. Попов+4 more|ArXiv.org|Sep 11, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 52被引用数 39

ひとこと要約

本稿では、局所バブルの構造を用いて、軟X線源、特に中性子星の吸収補正を改善するための3次元銀河間物質（ISM）の水素吸収量密度（N(H)）モデルを構築する。マグニフィセントセブンおよび人口合成にこれらのモデルを適用することで、低放射度領域、特に高吸収領域において、洗練されたISMモデルが予想される中性子星の検出数を減少させること、距離推定値の改善および検出可能性の向上が示された。

ABSTRACT

The Magnificent Seven have all been discovered by their exceptional soft X-ray spectra and high ratios of X-ray to optical flux. They all are considered to be nearby sources. Searching for similar neutron stars with larger distances, one expects larger interstellar absorption resulting in harder X-ray counterparts. Current interstellar absorption treatment depends on chosen abundances and scattering cross-sections of the elements as well as on the 3D distribution of the interstellar medium. After a discussion of these factors we use the comprehensive 3D measurements of the Local Bubble by Lallement et al. 2003 to construct two simple models of the 3D distribution of the hydrogen column density. We test these models by using a set of soft X-ray sources with known distances. Finally, we discuss possible applications for distance estimations and population synthesis studies.

研究の動機と目的

• 局所バブルの3次元構造を組み込むことで、軟X線源の銀河間物質（ISM）吸収モデルを改善すること。
• 元素の豊度および断面積の不確実性がX線スペクトル解釈および源の検出可能性に与える影響を評価すること。
• 現実的な3次元ISM分布が、孤立中性子星の人口合成および距離推定に与える影響を検証すること。
• 不均一でクラスタ状のISMが、特にマグニフィセントセブンを含む観測された軟X線源集団に与える影響を評価すること。
• X線フラックス減衰を用いた検出可能な中性子星集団の予測および距離推定値の洗練のための改善されたツールを提供すること。

提案手法

• Lallementら（2003）の局所バブルにおける包括的な3次元ナトリウム密度データを用いて、水素吸収量密度（N(H)）の2つの3次元モデルを構築する。
• 既知の距離を持つ既知の軟X線源にこれらのモデルを適用し、観測されたフラックス減衰を予測する精度を検証する。
• XSPECルーチンの$tbabs$および$wabs$を用いて、元素の豊度および断面積の仮定（Wilms ら 2000年 対 約 Morrison と McCammon 1983年）の違いによる吸収効果を比較する。
• 更新された初期星分布および3次元ISM吸収モデルを用いた人口合成シミュレーションを実施し、log N–log S関数を予測する。
• 新しい3次元モデルの結果を、古い簡易な吸収処理と比較して、検出可能な源数の差を定量化する。
• 特にGould帯付近の高減光領域における中性子星の空間的分布の尤もらしさを分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所バブルのISM構造の3次元モデリングは、中性子星の予想されるX線フラックス減衰にどのように影響するか？
• RQ2 元素の豊度および光電離断面積の不確実性は、推定される水素吸収量密度および源の検出可能性にどの程度影響を及えるか？
• RQ3 新しい3次元ISM吸収モデルは、従来の1次元または均一モデルと比較して、軟X線源の距離推定にどの程度改善をもたらすか？
• RQ4 洗練されたISM構造は、人口合成研究における観測可能な中性子星の予想数にどのような影響を及えるか？
• RQ5 新しい3次元吸収モデルを用いる際、なぜ低フラックス領域で検出可能な中性子星の数が減るのか、そして最も影響を受ける領域はどこか？

主な発見

• Lallement ら（2003）のデータに基づく3次元ISMモデルは、特に$l \approx 300^\circ$から$60^\circ$の高吸収領域において、低フラックス領域の予想される検出可能な中性子星数を減少させる。
• 新しいモデルでは、古いモデルと比較して低フラックス領域での予想される中性子星数に顕著な低下が見られ、特に高吸収量密度領域で差が顕著に現れる。
• 3次元ISMデータに基づく解析的吸収モデルは、洗練されたISMモデリングがない場合の曲線よりも、低フラックス領域で曲線が下方にシフトする。
• Hakkila ら（1997）の減光モデルは、240 pcでN(H)を著しく上昇させ、観測可能な源数を減少させ、明るい領域における予想されるlog N–log S曲線を観測データに近づける。
• 洗練された3次元ISMモデルでさえも、全体的な検出可能な中性子星の空間的分布は、従来のモデルと比較してやや類似しており、差は主に高減光領域に局在する。
• 更新された吸収処理（例：$tbabs$）を用いることで、特に高吸収量密度領域において、古いモデル（例：$wabs$）と比較して吸収効果が低減される。