[论文解读] Chandra Smells a RRAT: X-ray Detection of a Rotating Radio Transient

B. M. Gaensler, M. A. McLaughlin+11 more|CERN Bulletin|Aug 15, 2006

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 1被引用 4

一句话总结

该论文报告了使用钱德拉X射线天文台首次对旋转射电暂现源（RRAT）RRAT J1819–1458的X射线探测。该源表现出明亮且未分辨的X射线辐射，与表面温度为120 ± 40 eV、各向同性光度为3.6d₃.₆² × 10³³ erg s⁻¹的热致辐射中子星一致，支持其被归类为年轻、强磁场中子星，类似于磁星。

ABSTRACT

"Rotating RAdio Transients" (RRATs) are a newly discovered astronomical phenomenon, characterised by occasional brief radio bursts, with average intervals between bursts ranging from minutes to hours. The burst spacings allow identification of periodicities, which fall in the range 0.4 to 7 seconds. The RRATs thus seem to be rotating neutron stars, albeit with properties very different from the rest of the population. We here present the serendipitous detection with the Chandra X-ray Observatory of a bright point-like X-ray source coincident with one of the RRATs. We discuss the temporal and spectral properties of this X-ray emission, consider counterparts in other wavebands, and interpret these results in the context of possible explanations for the RRAT population.

研究动机与目标

• 确定RRAT J1819–1458的X射线对应体，该源是具有3分钟爆发周期的高活动旋转射电暂现源。
• 表征RRAT J1819–1458的X射线谱和时变特性，以约束其物理本质，并将其置于中子星群体的更广泛背景中。
• 通过将X射线观测结果与脉动星死亡线、磁偶极矩和吸积盘情景的预测进行比较，检验解释RRAT暂现射电辐射的多种理论模型。
• 评估X射线探测结果对银河系中RRAT及其他暂现射电源整体形成率和群体统计的影响。

提出的方法

• 钱德拉ACIS于2005年5月对包含RRAT J1819–1458的天区进行观测，获得30 ks曝光，空间分辨率优于1角秒。
• 利用来自X射线对应体的524 ± 24个计数进行X射线源提取与谱拟合，模型包括吸收黑体和幂律函数。
• 前景氢柱密度被约束为NH = 7⁺⁷₋₄ × 10²¹ cm⁻²，黑体温度在无穷远处测得为kT∞ = 120 ± 40 eV。
• 假设距离为3.6d₃.₆ kpc（基于色散测量），计算出的各向同性X射线光度为3.6d₃.₆² × 10³³ erg s⁻¹。
• 对X射线源计数分布的统计分析确认了检测显著性低于10⁻⁴，排除了偶然场源的可能性。
• 将结果与RRAT辐射机制的理论模型进行比较，包括磁偶极矩再激活、波束反转和吸积盘模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 RRAT J1819–1458是否存在可探测的X射线对应体，且能否以高置信度实现空间定位？
• RQ2 X射线辐射的谱和光度特性为何？与已知中子星群体相比有何异同？
• RQ3 X射线温度和光度是否支持RRAT J1819–1458为年轻、强磁场中子星的假设？
• RQ4 X射线数据能否排除或支持RRAT暂现射电辐射的解释模型，如磁偶极矩场或波束反转？
• RQ5 X射线探测结果对银河系中RRAT整体形成率和群体分布有何启示？

主要发现

• 在RRAT J1819–1458位置探测到一个明亮且未分辨的X射线源，显著性低于10⁻⁴，确认其为X射线对应体。
• X射线谱最佳拟合于吸收黑体模型，无穷远处表面温度为120 ± 40 eV。
• 推导出的各向同性X射线光度为3.6d₃.₆² × 10³³ erg s⁻¹，与标准方程状态的中子星一致。
• 黑体半径为20d₃.₆ km，结合距离不确定性，与中子星尺寸一致。
• X射线温度和光度与特征年龄0.12 Myr一致，支持该源年轻且具有强磁场（50 × 10¹² G）。
• X射线数据不支持涉及吸积盘或吸积残余物的模型，因该源无持续X射线辐射或与平静吸积不一致的变异性迹象。