XTE/ASM, PCA, HEXTE の感度と観測成果

中島基樹

RXTE ( 搭載観測装置 )

HEXTE

PCA ASM

RXTE衛星 3 種類の X 線検出器を搭載ASM (All Sky Monitor)

全天 X 線モニタカメラ

PCA比例計数管 (2-60keV)

HEXTEシンチレーション検出器(15-250keV)

PCA (Proportional Counter Array)

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 background

Energy (keV)

•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

PCA 断面図　　　　　　

コリメータ

X-ray

比例計数管

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 : 15-250 [keV] 撮像性能は無い

HEXTE の全体像 Energy (keV)

HEXTE background

I

Pb

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.

Binary X-ray Pulsar

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

恒星

質量降着型（ X 線パルサー）

回転周期（ 3~800s ）

双極子磁場双極子磁場

Lx~1037[erg s-1]

質量降着

4U0115+63

PCA

~300mCrab <10mCrab

4U0115+63 の代表的なスペクトル

A CB

PCA

HEXTE共鳴エネルギー Er

10.8±0.2 keV0.93×1012 G

10.4±0.1 keV0.90×1012 G

14.2±0.4 keV1.22×1012 G

磁場が有意に変化磁場が有意に変化

NPEX model (Mihara 1995)FNPEX(E)=(AE-a+BE-b)exp(-E/kT)

b=-2.0 fixed

F(E)=FNPEX(E) exp(-CYAB(E))

CYAB(E)=σ(E)NH =D(WE/Er)2

(E-Er)2+W2

NPEX

NPEX×CYAB

Residuals

10.4 keV

15.1 keV

から への変化B C

B

C

共鳴エネルギー Er の変化

Er

(keV

)10

20

Lx (1037 erg s-1)

1.2

×1012G

0.9

1.4

(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

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

暗くなると磁場は上げ止まる ( B0~1.4×1012 G )

X0331+53

X0331+53 の共鳴線の変化D

ata

/Mod

el ra

tio

Energy [keV]

20 30 40 50

明るい

暗い

4U0115+63 と同じ傾向の変動現象を示した

×1012G

2.0

2.4

共鳴散乱が生じている高度の変化

パルサー磁極

HsB

B0

降着円筒( 光学的に厚い )

磁気双極子 B(r) r∝ -3

Hs/RNS = (B/B0)-1/3 -1

BB0

Hs+RNS

RNS

= ( )-3

Lx (1037 erg s-1)

0.9

×1012G

1.4

1.2

2km

1km

0.5km

0.2km

RNS=10 km

HsHs Lx∝ (Burnard et al. 1990)

磁場の変動は共鳴散乱が生じている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高さの変化で説明できる　 　 パルサー表面： B0 = 1.4×1012 [G]

X 線光度と共鳴磁場の関係

6 つの質量降着型X 線パルサーで比

較

>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

4U0115+63

X0331+53

Her X-1

Cep X-4

MX0656

×1012G4.3

3.4A0535

2.6

1.7

0.9

filled mark: 解析結果open mark: 参考文献より

3 つの天体でEr の変化が起きている

NSs(binaries)

BHc

GRS1915