MIZUSAWA VLBI OBSERVATORYVLBI

SKA
パスファインダー！

もっとVERA〜マグネター観測プロジェクト〜

進捗報告
赤堀卓也

国立天文台 水沢VLBI観測所 計画部門
2018/9/10

水沢VLBI観測所計画部門

1

はじめに

もっとVERAとは？

Magnetar Observation Team of VERA

X線主体だったマグネター観測にVERAで新しい知見を得ることを目指す• 遡ること2017年10月・・・
SKAJP Transient SWGにて• VERA共同利用提案 à 採択 à
2018年1月チーム発足
本間・寺澤(NAOJ)
アドバイザー

青木さん
榎戸さん(京大)
（山口大）
X線
大学連携
©academist Journal
2018/9/10

赤堀(NAOJ)
統括/理論
水沢VLBI観測所計画部門

廣田(NAOJ)VERA指導小山
Lee(NAOJ) (NAOJ)
監視観測解析
2

はじめにマグネターの基礎知識

2018年1月版

NSPO

3

はじめにマグネターとは？
• バースト的なX線やγ線の放射が見られる天体
n Soft Gamma-ray Repeater (SGR)n Anomalous X-ray Pulsar (AXP)• SGR0501+4516の例

n2008年8月22日にSwift衛星がX線で増光する天体を発見した
nこのとき電波対応はなし(未検出)nX線強度が周期5.76秒で脈動かつ周期が単調に増加しているà回転する星？
n回転速度の減少が磁場との電磁力（例：モーター発電）によるならば2x1014 Gが必要
à非常に強磁場な中性子星？

2018/9/10

水沢VLBI観測所計画部門

Rea+09; Camero+144はじめに終焉。でも電波パルサーではない• SGR0501+4516の例• X線は時間経過で減衰• 黒体成分と非熱的(冪則)成分• 今は黒体放射(0.5keV)のみ• 一般に電波は見えない

2018/9/10

Camero+14; Enoto+17

水沢VLBI観測所計画部門

5はじめにマグネターはどうして生まれた？
• 大質量星の超新星爆発• Standing accretion shock
instability (SASI)で振動• 誕生時は回転高速で星内部に強いダイナモが発生？

http://www.physics.usyd.edu.au/~bmg/fig̲sgr̲snr.gif• SGR0501+4516の例• SNR HB9？
• マグネターまでの距離?
• マグネターの速度?
方法

SNR HB9までの距離(kpc)

銀河回転0.8 0.4

Hαフィラメントの半径速度~1.1

Sedov膨張＋
X線スペクトル進化~1.1

表面輝度-距離関係

1.3-1.8

ペルセウス腕~2

2018/9/10

ミッシング
リンク

水沢VLBI観測所計画部門

6

研究動機・着眼点・方法

2018年1月版

NSPO

7

研究動機

電波アウトバーストがあった！
• PSR J1622-4950• Parkes64mのサーベイ中に電波バースト発見(Levin+10)
Chandra
ATCA 5.5GHz• 磁場強度~2.8x1014 G
DM=820 pc cm-3
• X線追観測 à 黒体放射？
D=9 kpc (NE2001)
バーストではない
RM=-1484 rad m-2• 長期監視à 強度の経年弱化と冪指数の経年硬化 (Anderson+12)

電波バーストは数カ月〜1年続く?
2018/9/10

水沢VLBI観測所計画部門

Anderson+12

8

着眼点

マグネターの課題３つ• 課題１：なぜバーストが起こるのか？

＃５０３０１０
1

10 100 km/s

• 着眼点：数100km/sの固有運動をする中性子星は星間ガスと激しく衝突する。高速度ガス衝突が磁気圏に摂動を与える？
• 解決策：マグネターの位置と速度を測る• 課題２：マグネターの強磁場の起源は何か？

• 着眼点：SASIや高速回転が原因なら、磁場強度とキック速度と超新星残骸の形状とに何らかの傾向があるのでは？
• 解決策：マグネターの位置と速度を測る• 課題３：電波バーストの放射機構は何か？

• 着眼点：冪(-0.5)は電波パルサーの冪(-2)より緩い。放射機構や発生場所の違い、バーストの起源と関係？FRBとの関連は？
• 解決策：低周波に加えて高周波(22GHz)での電波観測＆監視2018年1月版

VERAによる位置天文観測の実施
NSPO

9

研究方法・目的

マグネターのVERA観測• 研究方法• VERA2ビームK帯連続波• 1.2 mas, 2.3 mJy@200分• 深い観測：マグネターはパルサーか？電波が受かったら天球面運動速度を決定• 定時監視：バースト警戒

Enoto+17• 観測対象• マグネターカタログから銀中を避け、位相参照天体が3度以内にある天体à３天体• SGR0501+45• 2kpc離れていると仮定• 200km/sà1.7mas/月• 同光度à0.3Jy@22GHz

http://www.physics.mcgill.ca/~pulsar/magnetar/main.html
2018/9/25

水沢VLBI観測所SWG10結果

2018年1月版

NSPO

11結果（仮）深い観測の結果
2 538

43C84022.290 GHz
128 MHz（注）電波が恒常的に出ていると仮定
標準的な位相参照較正と結像を実施

R18093A(2018/4/3)

39 9

1.

中心周波数
同時帯域幅

0500+443

27638

39 93.367
Jy

41.
02

2 50.99°

10hr

38

39 90

rms~0.18
mJy/beam

R18148B(2018/5/29, 55days)

41.

61.69
mJy

3C84

0500+443

3.083
Jy74.11
mJy

276

41.
010hr

38

39 9

rms~0.51
mJy/beam2

2018/9/10

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結果（仮）

監視観測の結果

中心周波数
同時帯域幅

22.459 GHz
2048 MHz

0.3 Jy (電波バースト期待値)• 観測結果のまとめ• 有意な電波バーストの検出なし（起こらなかった）• 雑音σ~0.2-0.5 mJy/mas2を越える定常放射もなし• (広帯域)定時監視でも有意な検出なし

2018/9/10

水沢VLBI観測所計画部門

13

展望

2018年1月版

NSPO

14

展望

1. 広帯域追観測の実施
Fish+13
VERA18A130
VERA12Gbps
EAVN Case 4• 12Gbps(2048MHz帯域幅)提案で4倍感度向上• パルサー上位3-4割の光度なら検出の可能性ある
2018/9/10

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15

展望

2. パルサーゲートの開発

Speak

T

tpeak

Noise

Smean

時間

パルサー
ゲート

例えば10分割を考えると
S = Speak /Smean = 10倍得する
N = (tpeak/ T) = 10倍損する
à S/Nでは 分割数だけ得する• PSR J0332+5434の観測提案• S=0.3 0.08 mJy @ 23.05 GHz (Effersberg 2GHz BW,1997年1月, Kramer+97)• P = 714.520408 ms, DM 26.776 pc/cc, D=1.43 kpc• S/N=6 (12Gbps)で検出の見込み à パルサーゲート開発

2018/9/10

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まとめSKA
パスファインダー！

• マグネターのVERAによるVLBI観測＆監視• マグネターの位置・速度決定はアウトバースの発生原因、放射機構、マグネター強磁場の起源の解明に重要• VERAを使って３つのマグネターを観測・監視中• 今のところ検出には至っていない• 将来展望• マグネターが静穏時に並の電波パルサーなのかどうかを広帯域追観測によって判別する• VERA初の定常電波パルスの検出を狙う• 位相補正後に適用できるパルサーゲートの開発を達成• パルサーゲートをマグネターに適用しさらに追い込む• 以上をまとめて論文化(2019Q2頃)

2018/9/10

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