パルサーのアーティストのイラスト。 クレジット: Carl Knox、OzGrav-Swinburne 大学
時折、パルサー (灯台のように点滅する急速に回転する星の残骸) は、極端な明るさの変化を示します。 天体物理学者は、星間の密集した領域が原因で、これらの短い明るさのバーストが発生すると予測しています。 プラズマ (星の間の熱いガス) によって放出された電波を散乱させます。 プレス. しかし、これらの高密度プラズマ領域を形成および維持するために必要なエネルギー源がどこから来るのかはまだわかっていません。 これらの星間形成をよりよく理解するには、それらの小規模な構造をより詳細に観察する必要があります。 これに対する有望な手段は、パルサーのシンチレーションまたは「きらめき」にあります。
パルサーの電波が星間プラズマによって散乱されると、分離した波が干渉し、地球上に干渉パターンを作成します。 地球、パルサー、およびプラズマが互いに相対的に移動するとき、このパターンは、時間および周波数における明るさの変化として観測されます: ダイナミック スペクトル。 これがシンチレーション、つまり「きらめき」です。 散乱ときらめきは、パルサー信号の点のような性質のおかげで、プラズマの小さな領域で発生します。 ダイナミック スペクトルの特殊な信号処理に続いて、空でのパルサーの散乱放射の画像に関連するシンチレーション アークとして知られる鮮やかな放物線の特徴を観察できます。
J1603-7202 と呼ばれる 2006 つの特定のパルサーは、XNUMX 年に極端な散乱を受けました。これは、これらの高密度プラズマ領域を調べるためのエキサイティングなターゲットになります。 しかし、パルサーの軌道はまだ決定されていません. 白色矮星 正面向きの軌道で、天文学者はこの状況でそれを測定するための代替方法を持っていません. 幸いなことに、シンチレーション アークには 1603 つの目的があります。その曲率は、パルサーとプラズマまでの距離だけでなく、パルサーの速度にも関係しています。 パルサーが周回するときに速度がどのように変化するかは、空間内での軌道の向きによって異なります。 そこで、パルサー J7202-XNUMX の場合、アークの曲率の経時変化を計算し、向きを決定しました。
パルサー J1603-7202 の軌道で得られた測定値は、以前の解析に比べて大幅に改善されています。 これは、代替方法を補完するシンチレーションの実行可能性を示しています。 プラズマまでの距離を測定したところ、地球からパルサーまでの距離の約 XNUMX 分の XNUMX であることがわかりました。 これは、既知の星や星間ガス雲の位置とは一致しないようです。 パルサー シンチレーションの研究では、他の方法では見えない、このような構造を調べることがよくあります。 したがって、問題は未解決のままです: パルサーの放射を散乱させるプラズマの源は何ですか?
最後に、軌道測定を使用して、J1603-7202 の軌道コンパニオンの質量を推定することができます。 太陽の質量の約半分であると計算されました。 J160-7202 の非常に円形の軌道と並べて考えると、これは伴星が炭素と酸素で構成される星の残骸である可能性が高いことを意味します。これは、より一般的なヘリウムベースの残骸よりもパルサーの周りで発見されることが少ないことを意味します。
現在、軌道のほぼ完全なモデルを所有しているため、J1603-7202 のシンチレーション観測を空上の散乱画像に変換し、太陽系スケールで星間プラズマをマッピングすることが現在可能です。 電波の極端な散乱を引き起こす物理的構造の画像を作成することで、そのような高密度領域がどのように形成されるか、および銀河の進化において星間プラズマが果たす役割をよりよく理解できるようになる可能性があります。
博士課程の学生であるクリス ウォーカー (イクラ-UWA) と Daniel Reardon 博士 (OzGrav-Swinburne University)。
参照: 「PSR J1603−7202 の長期シンチレーション観測による軌道ダイナミクスと極端な散乱イベントの特性」Kris Walker、Daniel J. Reardon、Eric Thrane、Rory Smith、28 年 2022 月 XNUMX 日、 アストロフィジカル·ジャーナル.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac69c6
