[论文解读] Discovery of the counterpart of TeV Gamma-ray source HESS J1731-347: a new old SNR G353.6-0.7 with radio and X-ray images

W. W. Tian, D. A. Leahy+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2008

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 3

一句话总结

本论文利用射电、红外和X射线波段的多波段数据，将G353.6-0.7识别为一个暗淡、古老的壳状超新星遗迹（SNR），并确认其为扩展TeV伽马射线源HESS J1731-347的射电对应体。该SNR的Sedov年龄为10⁴–10⁵年，为迄今为止最有力的证据，表明古老SNR可产生TeV伽马射线。

ABSTRACT

We discover a new faint shell-type radio supernova remnant (SNR) G353.6-0.7 based on radio (1420 MHz from the Southern Galactic Plane Survey (SGPS) and 843 MHz from the Molonglo Galactic Plane Survey), infrared (8 $\mu$m from the GLIMPSE Legacy Project and 21 $\mu$m from the Midcourse Space Experiment), and X-ray (0.1 keV - 2.4 keV from the ROSAT survey and 5 - 20 keV from the INTEGRAL survey) data. The SNR, centered at ({\sl l}, {\sl b})=(353.55, -0.65) with a radius of $\sim$ 0.25$^{\circ}$, completely overlaps the recently discovered extended TeV source HESS J1731-347, which has no previously identified counterpart. A diffuse X-ray enhancement (embeds an extended X-ray source 1RXS J173251.1-344728) detected in the ROSAT all-sky survey is coincident with half shell of the SNR. Therefore the SNR is the best radio counterpart of both the HESS source and the diffuse X-ray enhancement. SNR G353.6-0.7 is quite old SNR, and has a Sedov age of 10$^{4} \sim 10^{5}$ yrs. Altogether, the new discovery provides the best case that an old SNR emits TeV $\gamma$-rays.

研究动机与目标

• 识别此前未发现对应体的扩展TeV伽马射线源HESS J1731-347的天体物理对应体。
• 在缺乏其他合理候选源的情况下，判断超新星遗迹（SNR）是否可能为TeV辐射的来源。
• 利用射电、红外和X射线波段的多波段数据，表征新发现的SNR G353.6-0.7的物理特性。
• 评估SNR的年龄和演化状态，以评估其作为TeV伽马射线发射体的潜力。

提出的方法

• 利用来自南银道面巡天（SGPS）和Molonglo银道面巡天的1420 MHz和843 MHz射电数据，探测到一个暗淡的壳状结构。
• 分析来自GLIMPSE遗产项目和中段空间实验的8 μm和21 μm红外数据，识别与SNR相关的尘埃发射。
• 检查来自ROSAT全天巡天的0.1–2.4 keV X射线数据和来自INTEGRAL巡天的5–20 keV X射线数据，探测弥散X射线增强。
• 交叉比对射电、红外和X射线结构，确认G353.6-0.7与TeV源HESS J1731-347在空间上的重合。
• 利用Sedov模型估算SNR的年龄，应用绝热膨胀下半径与年龄的关系。
• 通过所有波段形态和空间对齐的一致性，确认SNR为最佳候选对应体。

实验结果

研究问题

• RQ1 扩展TeV伽马射线源HESS J1731-347的本质是什么？其天体物理对应体是什么？
• RQ2 一个暗淡的壳状超新星遗迹能否解释该区域观测到的多波段辐射特征？
• RQ3 SNR G353.6-0.7是否足够古老，以与观测到的TeV伽马射线发射相一致？
• RQ4 射电、红外和X射线形态如何对齐，以支持将G353.6-0.7识别为HESS J1731-347的对应体？
• RQ5 SNR的估计年龄是多少？该年龄是否支持其具备产生TeV伽马射线的能力？

主要发现

• 在银道坐标(l, b) = (353.55, -0.65)处发现一个暗淡的壳状射电超新星遗迹G353.6-0.7，其半径约为0.25°。
• 该SNR在空间上与扩展TeV伽马射线源HESS J1731-347重合，为迄今为止最有力的对应体识别。
• ROSAT巡天中检测到的弥散X射线增强与SNR壳的一半对齐，并包含源1RXS J173251.1-344728，进一步支持该关联。
• SNR的Sedov年龄估计为10⁴至10⁵年，将其归类为古老遗迹。
• 射电、红外和X射线数据在多波段上的一致性，证实G353.6-0.7是HESS J1731-347和弥散X射线特征的最佳候选对应体。
• 该发现为迄今为止最有力的证据，表明古老超新星遗迹可为TeV伽马射线发射源。