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物理学科 河合研究室  4 年 01-08520 久保田 香織 - PowerPoint PPT Presentation


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An ultra-relativistic outflow from a neutron star accreting gas from a companion 伴星からガスが降着している中性子星からの超相対論的アウトフロー. 物理学科 河合研究室  4 年 01-08520 久保田 香織. ( Rob Fender et al. Nature 15 JAN 2004 ). 目次. ジェット天体 コンパス座 X-1 観測装置 (RXTE,ATCA) 観測結果 超光速運動 まとめ. 連星ジェット天体 (想像図). ジェット天体(1).

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Presentation Transcript
An ultra relativistic outflow from a neutron star accreting gas from a companion

An ultra-relativistic outflowfrom a neutron star accretinggas from a companion伴星からガスが降着している中性子星からの超相対論的アウトフロー

物理学科 河合研究室 4年

01-08520

久保田 香織

( Rob Fender et al. Nature 15 JAN 2004 )


目次

  • ジェット天体

  • コンパス座 X-1

  • 観測装置 (RXTE,ATCA)

  • 観測結果

  • 超光速運動

  • まとめ

連星ジェット天体 (想像図)


ジェット天体(1)

  • 物質(ジェット)が狭い角度に噴出している天体

  • 物質が降着している天体に多い (中性子星、活動銀河核など)

  • いくつかのジェットは超光速運動をしている

はくちょう座 A

 (活動銀河核)

超光速運動:見かけ上、光速を超えて動いているように見える現象         

        ジェットの速度が極めて光速に近いときに起こる


ジェット天体(2)

  • ジェット噴出の仕組みは未解明!

    しかし、

  • ジェットの速度(これまでの観測結果)

       中性子連星  0.1c~0.5c

       ブッラクホール連星 0.9c以上

       活動銀河核      0.9c以上

超光速運動が観測される

ジェットの速度~天体からの脱出速度


コンパス座 X-1

  • 明るく、強く変動するX線源

  • 地球からの距離 約6.5kpc

  • 16.6日周期でX線の増光が起こる

        連星周期

  • 「タイプⅠのX線バースト」を示す

         中性子星表面での熱核反応

    中性子星!

タイプⅠX線バーストのライトカーブ (X1636 )

予想:

超光速運動は観測されない

コンパス座 X-1のライトカーブ


観測装置(1):RXTE

  • Rossi X-ray Timing Explorer

  • 観測装置:PCA,HEXTE,ASM

  • ASM ( All-Sky Monitor )

       3台のシャドウカメラを装備

    エネルギーレンジ:2-10kev

    90分で全天の80%をスキャン

       検出器:Xe計数比例管

            位置検出器


観測装置(2):ATCA

  • Australia Telescope Compact Array

  • 6台のカセグレンアンテナからなる電波干渉計

  • アンテナの直径:22m

  • アンテナ間隔 30m~6km

  • 周波数帯

    1250-1760MHz (L-Band)

    2200-2500MHz(S-Band)

    4400-6100MHz(C-Band)

    8000-9200MHz(X-Band)


X線増光

観測結果

4.8GHz

8.6GHz

  • 2日ごとに観測

  • 横:8秒角

  • コアから2.2~2.5秒角が3~5日後に輝く

       ジェットの見かけの移動速度

vapp > 0.4秒角/day

コンパス座X-1までの距離~6.5kpcなので

vapp > 15c

2001年 3月


β sinθ

βapp =

( 1 – βcosθ )

v

)

( β =

c

超光速運動

vt cosθ

ct -

vt cosθ

θ

vt sinθ

vt

vapp > 15c のとき

v

v > 0.998c

vapp

( 中性子星 コンパス座X-1の脱出速度~0.3c )


まとめ

  • 中性子星 コンパス座 X-1をRXTE,ATCAで観測

  • 超光速運動するジェットを観測

  • ジェットの速度 >0.998c

      (コンパス座X-1の脱出速度~0.3c)

  • 「ジェットの速度=天体からの脱出速度」を否定

  • 光速に極めて近い速度を持つジェットを作る機構

    ×ブラックホールに固有な特徴

         (事象の地平面、エルゴ領域など)

    ○ ブラックホール、中性子星に共通な特徴

          (降着流など)

他にもこのような天体はあるのだろうか?

ジェットの生成機構は?


超光速運動をしているジェット

超光速運動していないもの

GRO J1655 – 40

(ブッラクホール)

活動銀河中心核 3C273

(超重量ブラックホール)

Sco X – 1

 (中性子星)

v > 0.9c

v > 0.9c

v ~0.3c


Rxte pca hexte
RXTE( PCA & HEXTE )

High Energy X-ray Timing Experiment

Proportional Counter Array

2 – 60keV

20 – 100keV

5個の比例計数管

2×4 NaI/CsIシンチレーションカウンター


カセグレンアンテナの特徴

  • 低雑音増幅装置を一次放射器に直結して主反射器の背面に設定できて、給電線による損失を少なくすることができる。

  • 一次放射器から副反射器に放射される電波の方向が天空方向のため、漏れ電波による雑音が少ない。

  • 副反射器の鏡面の選定により、高い放射効率が得られる。

  • 構造的に軸対称性がよいので、製作が容易である。


全観測結果 ( 1 )

Days


全観測結果 ( 2 )

Days


固有運動と速度

θ: 見かけの角速度 (固有運動)

速度 v

θ

距離 d

v = d tanθ

  ~ d θ

v

θ

d

(

)

(

)

kpc

c

170 ミリ秒角 day-1


超光速運動(式の導出)

vt cosθ

θ

d

vt sinθ

c

vt

d – vt cosθ

t +

c

vt sinθ

vapp

=

d – vt cosθ

d

v

t +

-

c

c

vapp

v sinθ

=

( 1 – βcosθ )


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