Observational Estimates of Magnetic Fields inside Neutron Stars

中子星内部磁场的观测估计

• 批准号: 21K03624
• 负责人: 牧島 一夫
• 金额: $ 1.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03624/
• 关键词: 中性子星; マグネター; 磁場; 自由歳差運動; Ｘ線; ガンマ線連星; X線; 宇宙X線

マグネターと呼ばれる一群の中性子星(NS)は、典型的なNSより２桁も高い、Bd～10^14 Gに達する双極子磁場をもち、それらの内部には、さらに２桁も強いトロイダル磁場が潜むと考えられる。このトロイダル磁場は星の外部に顔を出さないため、その強度Btの観測的推定は困難を極める。しかし我々は、強いBtがNSを縦長に変形させると、NSの自転軸がふらつく「自由歳差運動」が起き、結果として周期Pでの自転パルスの位相が長い周期Tで変調されること、２つの周期の比P/Tが変形を与えてくれること、またそこからBtが推定できることに世界で初めて着想した。本課題は、硬X線公開データを用い、この研究を大幅に進展させ、マグネターのトロイダル磁場に関する知識を大きく前進させることを目的とする。２年目に当たる2022年度は、以下の成果を得た。1. Ｘ線衛星「あすか」により1999年に観測されたガンマ線連星LS 5039のアーカイブデータを解析することで、「すざく」とNuSTARで得られていた約9秒のパルスを再確認し、ほぼ一定のスピンダウンが続いていることを明らかにした。結果として、このコンパクト天体がマグネータであるという描像を強化し、それが磁気変形している可能性を論じた。2. 昨年度に「すざく」、「あすか」、およびNuSTARの公開データを用い、代表的マグネターSGR 1806-20からT=17 ksec の位相変調を発見した。また25年間にPの増加に比例しTも延びていることを見出し、自由歳差運動という解釈を強化できた。本年度はこの豊かな結果の論文化の作業を進めた。3. これまでに6天体から同様な効果が検出された。昨年度に続き、それらのBt/Bd比を求めることで、時間とともにこの比が増加すること、したがってトロイダル磁場は双極子磁場より長く維持されることを突き止め、その研究成果を内外の研究会で発表した。

一组中子恒星（NSS），称为磁铁，其偶极场达到BD至10^14 g，比典型的NS高两个数量级，并且被认为被典型NS强的环形场所隐藏在它们中。由于该环形磁场不会出现在恒星外面，因此对其强度BT的可观察估计非常困难。但是，我们首先想到，强烈的BT垂直变形nS时，发生了一种“自由进动”，其中发生了NS摇摆的旋转轴，从而导致在周期p的旋转脉冲阶段p在长期t时进行调节，这两个周期之间的比率P/t可以估算出一个BT，从而估算了BT。该主题使用硬X射线公共数据来显着推进这项研究，并大大促进有关磁铁环形磁场的知识。在2022年，我们的第二年，我们获得了以下结果：1。通过分析X射线卫星Asuka在1999年观察到的伽马射线二元星LS LS 5039的档案数据，我们重新确认了大约9秒钟的脉冲用Suzaku和Nustar获得的大约9秒钟的脉冲，揭示了几乎恒定的旋转旋转。结果，我们加强了这个紧凑型物体作为磁性的图像，讨论了它可能会磁变形的可能性。 2。去年，我们使用朱济该，Asuka和Nustar的公共数据发现了来自代表性的Magnetor，SGR 1806-20的T = 17 kSec的相位调制。我们还发现，T与过去25年中P的增加成比例地增加，并能够加强对自由进动的解释。今年，我们致力于这种丰富的成果的学术文化。 3。到目前为止，已经在六个天体中检测到了类似的效果。在去年之后，我们发现，通过计算这些比率的BT/BD比，该比率随时间增加，因此，在国内和国际研究会议上，环形磁场保持比偶极磁场更长，并在国内和国际研究会议上介绍了这项研究的结果。

项目成果

Frontiers in accretion physics at high X-ray spectral resolution

• DOI: 10.1038/s41550-022-01857-y
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Nature Astronomy
• 影响因子: 14.1
• 作者: P. Gandhi;T. Kawamuro;M. Díaz Trigo;J. Paice;P. Boorman;M. Cappi;C. Done;A. Fabian;K. Fukumura;J. García;C. Greenwell;M. Guainazzi;K. Makishima;M. Tashiro;R. Tomaru;F. Tombesi;Y. Ueda

マグネター SGR 1900+14の硬X線パルス位相変調：エネルギー依存性の発見

磁星 SGR 1900+14 的硬 X 射线脉冲相位调制：发现能量依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 牧島一夫;丹波 翼;會澤優輝;小高裕和;米田浩基;榎戸輝揚
• 通讯作者: 榎戸輝揚

Ｘ線観測から迫るマグネターのトロイダル磁場の長期変化

X射线观测揭示磁星环形磁场的长期变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 牧島一夫;内田和海;榎戸輝揚;丹波翼;鈴木寛大
• 通讯作者: 鈴木寛大

ガンマ線連星LS 5039：「あすか」データによる9 秒パルスの確認

伽马射线双星 LS 5039：使用飞鸟数据确认 9 秒脉冲

• 发表时间: 2023
• 作者: 牧島一夫;内田和海;榎戸輝揚
• 通讯作者: 榎戸輝揚

Directly Estimating the Toroidal Magnetic Fields of Magnetars

直接估计磁星的环形磁场

• 发表时间: 2021
• 作者: MAKISHIMA;Kazuo
• 通讯作者: Kazuo