X線パルサー

X 線パルサーまたは降着動力パルサーは、 X 線強度の厳密な周期的変化を示すX 線源である天体の一種です。X 線周期は、わずか 1 秒から数分に及ぶこともあります。

X 線パルサーは、磁化された中性子星の周りを公転する典型的な恒星 (恒星の伴星) で構成される連星系の一種です。中性子星の表面の磁場の強さは、通常約 10 ⁸テスラで、地球の表面で測定される磁場の強さ(60 μT ) の 1 兆倍以上です。

ガスは伴星から集積され、中性子星の磁場によって磁極に導かれ、2つ以上の局所的なX線ホットスポットを生成します。これは地球の2つのオーロラゾーンに似ていますが、はるかに高温です。これらのホットスポットでは、落下するガスは中性子星の表面に衝突する前に光速の半分に達することがあります。落下するガスによって非常に多くの重力位置エネルギーが解放されるため、面積が約1平方キロメートルと推定されるホットスポットは、太陽の1万倍以上の明るさになる可能性があります。^[1]

数百万度の温度が生成されるため、ホットスポットは主にX線を放射します。中性子星が回転すると、磁気軸が自転軸に対して傾いている場合、ホットスポットが視界に入ったり見えなくなったりするため、X線のパルスが観測されます。^[1]

X 線パルサーに供給するガスは、中性子星の軌道の大きさと形状、および伴星の性質に応じてさまざまな方法で中性子星に到達します。

X 線パルサーの伴星の中には、非常に質量の大きい若い星、通常は OB 型超巨星 (恒星の分類を参照) があり、表面から放射線駆動の恒星風を放出します。中性子星は恒星風に浸され、近くを流れるガスを継続的に捕らえます。ほ座 X-1は、この種のシステムの例です。

他のシステムでは、中性子星が伴星に非常に近い軌道を回っているため、その強い重力によって伴星の大気から物質が自身の周りの軌道に引き寄せられることがあります。これはロッシュローブオーバーフローと呼ばれる質量移動プロセスです。取り込まれた物質はガス降着円盤を形成し、内側に螺旋状に進み、最終的には連星系Cen X-3のように中性子星に落下します。

さらに他のタイプのX線パルサーの場合、伴星はBe星で、非常に高速で自転し、赤道の周りにガスの円盤を放出しているようです。これらの伴星を持つ中性子星の軌道は通常大きく、非常に楕円形です。中性子星がBe星周円盤の近くを通過するか、その中を通過すると、物質を捕らえて一時的にX線パルサーになります。Be星の周りの周円盤は、理由は不明ですが膨張したり収縮したりするため、これらは一時的なX線パルサーであり、断続的にしか観測されず、X線脈動が観測される間隔は数か月から数年になることがよくあります。^{[2] [3] [4] [5]}

電波パルサー（回転動力パルサー）とX線パルサーは、非常に異なるスピン挙動を示し、特徴的なパルスを生成するメカニズムも異なりますが、両方の種類のパルサーは回転する磁化された 中性子星の現れであると考えられています。どちらの場合も、中性子星の回転サイクルはパルス周期と同一視されます。

主な違いは、電波パルサーの周期がミリ秒から秒単位であることと、すべての電波パルサーが角運動量を失って減速していることです。対照的に、X線パルサーはさまざまなスピン挙動を示します。一部のX線パルサーは、継続的に速くまたは遅く回転することが観測されています（これらの傾向は時々反転します）。一方、他のパルサーは、パルス周期にほとんど変化が見られないか、不規則なスピンダウンとスピンアップの挙動を示します。^[2]

この違いは、2 つのパルサー クラスの物理的性質に説明できます。電波パルサーの 99% 以上は、相対論的粒子と磁気双極子放射の形で回転エネルギーを放射し、周囲の近くの星雲を照らす単一のオブジェクトです。対照的に、X 線パルサーは連星系のメンバーであり、恒星風または降着円盤のいずれかから物質を降着します。降着した物質は、中性子星に (または中性子星から)角運動量を伝達し、その結果、電波パルサーの一般的なスピン ダウン レートの数百倍の速度でスピン レートが増減します。X 線パルサーがこのように多様なスピン動作を示す理由は、まだはっきりとはわかっていません。

X線パルサーは、低軌道衛星であるX線望遠鏡を使用して観測されますが、 X線天文学の初期には、気球や観測ロケットに搭載された検出器を使用した観測も行われてきました。最初に発見されたX線パルサーは、1971年にウフルX線衛星によって発見されたケンタウルスX-3でした。 ^[1]

マグネターは孤立した高度に磁化された中性子星で、周期が数秒の比較的遅いX線パルサーとして観測されます。これらは異常X線パルサーと呼ばれますが、連星X線パルサーとは無関係です。

• BATSEパルサー研究
• ケイン/ゲイ - 天文学キャスト。パルサー - 2009 年 11 月
• 超高輝度X線パルサー（ULXP）カタログ