[论文解读] X-ray emission from the galactic center region Supernova Remnant G0.9+0.1

L. Sidoli, S. Mereghetti+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2000

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究通过深度BeppoSAX X射线观测，对银河系中心超新星遗迹G0.9+0.1进行了研究，确认其中心脉塞体（plerion）的非热X射线辐射源自一颗年轻脉冲星的驱动。数据得出光子指数Γ ≈ 1.95，N_H ≈ 10²³ cm⁻²，2–10 keV波段的光度为7.5 × 10³⁴ d₁₀² erg s⁻¹，强烈支持该遗迹为脉冲星驱动的同步辐射星云，并估算其年龄约为2,700年。

ABSTRACT

We report the results of a BeppoSAX observation of the composite supernova remnant G0.9+0.1, located in the Galactic Center region. This new observation, in which the core of G0.9+0.1 is observed on-axis, confirms our previous results obtained from a pointing in which the supernova remnant was serendipitously observed at a large off-axis angle. The better quality of the new data allows us to confirm the non-thermal nature of the X-ray source coincident with the central plerion, to significantly improve the estimate of its spectral parameters, to put more stringent upper limits on the presence of coherent pulsations (in the range of periods from 4ms to ~ 4 imes10^4 s), to obtain marginal evidence of the possible extended nature of the X-ray plerion and to put a better upper limit on the 2--10 keV X-ray emission from the 8' diameter radio shell (L$_{ m S}<3.4 imes 10^{34} { m d}_{10}^{2}$ erg s^{-1}). The X-ray spectrum is best fit with a power-law model with a photon index Γ~ 2, N_{ m H} ~ 10^{23} \hcm and a 2-10 keV luminosity of 7.5 imes 10^{34} { m d}_{10}^{2} erg s^{-1}. The broad band (radio-X-ray) properties of the composite supernova remnant G0.9+0.1 are indicative of the likely presence of a young (~ 2,700 yr) neutron star in its central radio core.

研究动机与目标

• 确认此前通过一次偶然的非轴向观测所提出的G0.9+0.1中心脉塞体X射线辐射的非热起源。
• 利用信噪比更高的新轴向BeppoSAX观测，改进光谱参数的估计精度。
• 在周期范围4 ms至~4 × 10⁴ s内，约束相干X射线脉动信号的存在。
• 评估X射线脉塞体的扩展特性，并对射电壳层的X射线辐射设定更严格的上限。
• 综合评估G0.9+0.1的射电–X射线波段整体性质，以推断年轻中子星的存在。

提出的方法

• 利用BeppoSAX中能集中谱仪（MECS）对G0.9+0.1进行78.6 ks的轴向观测，覆盖1.8–10 keV能量范围。
• 采用以射电核心为中心的2′圆形提取区域，以最小化来自弥漫银河系中心发射及Sgr B2分子云的污染。
• 通过以源为中心、半径5′–8′的环形区域减去本地背景，并使用该区域的南半部分建模Sgr B2的X射线发射。
• 采用多种模型（幂律、热轫致辐射、黑体、mekal）拟合X射线谱，并基于卡方统计选择最优拟合模型。
• 应用同步辐射截断频率模型，假设能量等分，估算磁场强度与相对论性粒子的总能量。
• 基于总能量与光度，利用能量损失 timescale 推导出独立的年龄估计值，约为2,700年。

实验结果

研究问题

• RQ1 G0.9+0.1的X射线辐射是否如先前所推测的那样为非热起源，还是可能源于热辐射？
• RQ2 中心X射线源的精确光谱参数（光子指数、氢柱密度、光度）为何？
• RQ3 在周期范围4 ms至~4 × 10⁴ s内，是否存在来自中子星的相干X射线脉动信号？
• RQ4 中心脉塞体的X射线辐射是否具有扩展特征，还是与点源一致？
• RQ5 基于其X射线与射电性质，该遗迹的推算年龄是多少？

主要发现

• X射线谱最佳拟合为幂律模型，光子指数为Γ = 1.95 ± 0.05，表明其为非热辐射。
• 氢柱密度测量值为N_H = 1.0 × 10²³ cm⁻²，与银河系中心高吸收特性一致。
• 2–10 keV波段的X射线光度为7.5 × 10³⁴ d₁₀² erg s⁻¹，其中d₁₀为以10 kpc为单位的距离。
• 排除了X射线的热起源，因为无论是中子星表面模型还是热等离子体模型均无法提供良好拟合。
• 在周期范围4 ms至~4 × 10⁴ s内，未检测到相干脉动，且设定了严格的上限。
• 基于能量等分与能量损失 timescale 的估算，遗迹年龄约为2,700年，与年轻中子星的假设一致。