XTE/ASM, PCA, HEXTEの感度と観測成果

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1 XTE/ASM, PCA, HEXTEの感度と観測成果
中島基樹

2 RXTE (搭載観測装置) RXTE衛星 3種類のX線検出器を搭載 ASM (All Sky Monitor) HEXTE PCA ASM
比例計数管(2-60keV) シンチレーション検出器 (15-250keV)

3 PCA (Proportional Counter Array)
宇宙X線背景放射 荷電粒子によるevent 検出器や衛星本体の物質の放射化 Xe+メタン 混合ガスの比例計数管 エネルギー感度 : 2-60 [keV] 撮像性能は無い Backgroundは標準的にモデル計算 PCA断面図　　　　　　 コリメータ X-ray 比例計数管 PCA background Energy (keV)

4 HEXTE (High Energy X-ray Timing Experiment)
NaI/CsI シンチレーション検出器 + 光電子増倍管 エネルギー感度 : [keV] 撮像性能は無い Energy (keV) HEXTE background I Pb HEXTEの全体像

5 RXTE/ASM,PCAで狙ってきたサイエンス
早い時間変動（MSPs, QPO） 広帯域のスペクトル（2-250 keV） X線スペクトル、放射強度の長期変動 未知のトランジェント天体の探査 etc.

6 Binary X-ray Pulsar 質量降着型 回転周期 アウトバースト中のパルス周期の変遷 （X線パルサー） 質量降着
恒星 質量降着型 （X線パルサー） 回転周期 （3~800s） 双極子磁場 Lx~1037[erg s-1] 質量降着 アウトバースト中のパルス周期の変遷 質量降着 Soft component サイクロトロン共鳴線 etc

7 4U ~300mCrab <10mCrab PCA

8 4U0115+63の代表的なスペクトル 共鳴エネルギー Er 磁場が有意に変化 NPEX model (Mihara 1995)
FNPEX(E)=(AE-a+BE-b)exp(-E/kT) b=-2.0 fixed 4U の代表的なスペクトル A C B PCA HEXTE F(E)=FNPEX(E) exp(-CYAB(E)) CYAB(E)=σ(E)NH = D(WE/Er)2 (E-Er)2+W2 共鳴エネルギー Er 10.8±0.2 keV 0.93×1012 G 10.4±0.1 keV 0.90×1012 G 14.2±0.4 keV 1.22×1012 G 磁場が有意に変化 NPEX NPEX×CYAB

9 から への変化 B C Residuals B 10.4 keV 15.1 keV C

10 共鳴エネルギーErの変化 Er (keV) ×1012G 1.4 1.2 0.9 Lx (1037 erg s-1) 20 全34のデータの
X線光度 Lx と基本波の 共鳴エネルギー Er を 表示 (2~7)×1037 (erg s-1) の間で共鳴エネルギーは 10~15 keVまで 急激に変化 暗くなると磁場は上げ止まる ( B0~1.4×1012 G )

11 X

12 X0331+53 の共鳴線の変化 ×1012G 2.4 2.0 Data/Model ratio Energy [keV] 20 30 40
50 明るい 暗い ×1012G 2.4 2.0 4U と同じ傾向の 変動現象を示した

13 ( ) 共鳴散乱が生じている高度の変化 磁場の変動は共鳴散乱が生じている 高さの変化で説明できる
パルサー磁極 Hs B B0 降着円筒 (光学的に厚い) Lx (1037 erg s-1) 0.9 ×1012G 1.4 1.2 2km 1km 0.5km 0.2km RNS=10 km Hs Hs ∝ Lx (Burnard et al. 1990) 磁気双極子 B(r)∝r-3 　Hs/RNS = (B/B0)-1/3 -1 B B0 Hs+RNS RNS = ( ) -3 磁場の変動は共鳴散乱が生じている 高さの変化で説明できる 　 パルサー表面：B0 = 1.4×1012 [G]

14 X線光度と共鳴磁場の関係 ×1012G 4.3 3.4 2.6 1.7 0.9 6つの質量降着型 X線パルサーで比較
filled mark: 解析結果 open mark: 参考文献より 4U X Her X-1 Cep X-4 MX0656 ×1012G 4.3 3.4 A0535 2.6 1.7 0.9 6つの質量降着型 X線パルサーで比較 3つの天体で Erの変化が起きている >1037 erg s-1 にならないと共鳴磁場の変動は始まらない X線光度が明るくなると、共鳴磁場は弱くなる

15 NSs (binaries)

16 BHc

17 GRS1915

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