[論文レビュー] Three New Binary Pulsars Discovered With Parkes

J. W. T. Hessels, S. M. Ransom+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2004

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、パーキンス多ビーム受信機を用いた中緯度EGRETγ線誤差領域の調査において、3つの新しい連星パルサー（PSR J1614−2230、J1614−2318、J1744−3922）の発見を報告している。これらの系は、極端な軌道的パラメータ、間歇的電波放射、および異常な伴星質量を示しており、連星パルサー系における標準的でない進化経路を示唆している。

ABSTRACT

We present three new binary pulsars discovered during a search for pulsations in 56 unidentified mid-latitude EGRET gamma-ray error boxes with the Parkes multibeam receiver. Timing observations of these sources is on-going with both the Parkes and the Green Bank telescopes. We discuss the place of these new systems in the population of binary pulsars and suggest that they are all somewhat atypical systems.

研究の動機と目的

• パーキンス多ビーム受信機を用いて、関連付けられていない中緯度EGRETγ線誤差領域内にパルサーが存在するかを特定すること。
• 新たに発見された連星パルサーのタイミングおよび放射特性を特徴づけること。
• これらのパルサーの特異な軌道的および伴星質量的特徴を踏まえて、その進化経路を調査すること。
• これらの系が標準的なリサイクリングおよび連星進化モデルと整合しているかどうかを検証すること。
• 将来的な光学的追跡観測を可能にし、伴星の視等級、色、質量を測定することで、システムモデルの改善を図ること。

提案手法

• パーキンス多ビーム受信機を用いて、56個の関連付けられていない中緯度EGRETγ線誤差領域を標的調査した。
• パーキンス望遠鏡およびグリーン・バンク望遠鏡を用いたタイミング観測により、パルス周期および軌道パラメータを精緻化した。
• 複数周波数（1.4 GHzおよび350 MHz）でのパルスプロファイル解析により、放射ビーム構造およびプロファイル変動を評価した。
• 分散測定（DM）およびNE2001電子密度モデルを用いて、パルサーまでの距離を推定した。
• 回転減衰率および磁場計算を適用し、パルサーのリサイクリング状態およびγ線効率を推定した。
• 伴星星の研究を目的としたジェミーニ南望遠鏡を用いた光学的追跡観測の計画を策定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3つの新たに発見された連星パルサーの軌道的およびスピンパラメータは何か？
• RQ2 標準的な連星進化モデルからの予想と比較して、推定された伴星質量はどのように異なるか？
• RQ3 なぜPSR J1744−3922およびJ1614−2318は間歇的または広いパルスプロファイルを示すのか？
• RQ4 EGRET誤差領域のγ線放射がPSR J1614−2230と関連している場合、その放射度はその回転減衰光度と整合的か？
• RQ5 光学的観測によって伴星の性質（例：白色矮星）が確認され、中性子星の質量および距離が制約可能か？

主な発見

• PSR J1614−2230は3.151 msのスピン周期を示すミリ秒パルサーであり、推定磁場が非常に小さい（1.8×10⁸ G）ことから、強いリサイクリングが行われたと示唆される。
• スピン周期が8 ms未塔の連星パルサーの中で、最小伴星質量が最も大きく（0.40 M☉）、しかしその軌道周期は同質量の系が予想する10倍以上も短い。
• PSR J1614−2318は、スピン周期が10〜100 msのパルサーの中で最小の最小伴星質量（0.080 M☉）を示し、広いパルスプロファイルを示し、コア／コーンビーム構造の可能性がある。
• PSR J1744−3922は172.4 msのスピン周期を示し、50 ms以上の周期を持つ連星パルサーの中で最も短い軌道周期（0.19日）を有する。また、30〜70秒の時間スケールで間歇的放射を示す。
• PSR J1744−3922の高い分散測定（148 pc cm⁻³）は、スクリンチレーションが間歇的放射の原因である可能性を排除し、内在的な放射変動を示唆する。
• PSR J1614−2230のγ線効率は、EGRET源の対応星である場合、非常に高い（約100％）と推定される。これは距離の低減または回転減衰光度の過大評価の可能性を示唆する。