Observational Estimates of Magnetic Fields inside Neutron Stars

マグネターと呼ばれる一群の中性子星(NS)は、典型的なNSより２桁も高い、Bd～10^14 Gに達する双極子磁場をもち、それらの内部には、さらに２桁も強いトロイダル磁場が潜むと考えられる。このトロイダル磁場は星の外部に顔を出さないため、その強度Btの観測的推定は困難を極める。しかし我々は、強いBtがNSを縦長に変形させると、NSの自転軸がふらつく「自由歳差運動」が起き、結果として周期Pでの自転パルスの位相が長い周期Tで変調されること、２つの周期の比P/Tが変形を与えてくれること、またそこからBtが推定できることに世界で初めて着想した。本課題は、硬X線公開データを用い、この研究を大幅に進展させ、マグネターのトロイダル磁場に関する知識を大きく前進させることを目的とする。２年目に当たる2022年度は、以下の成果を得た。1. Ｘ線衛星「あすか」により1999年に観測されたガンマ線連星LS 5039のアーカイブデータを解析することで、「すざく」とNuSTARで得られていた約9秒のパルスを再確認し、ほぼ一定のスピンダウンが続いていることを明らかにした。結果として、このコンパクト天体がマグネータであるという描像を強化し、それが磁気変形している可能性を論じた。2. 昨年度に「すざく」、「あすか」、およびNuSTARの公開データを用い、代表的マグネターSGR 1806-20からT=17 ksec の位相変調を発見した。また25年間にPの増加に比例しTも延びていることを見出し、自由歳差運動という解釈を強化できた。本年度はこの豊かな結果の論文化の作業を進めた。3. これまでに6天体から同様な効果が検出された。昨年度に続き、それらのBt/Bd比を求めることで、時間とともにこの比が増加すること、したがってトロイダル磁場は双極子磁場より長く維持されることを突き止め、その研究成果を内外の研究会で発表した。

マグネターと呼ばれる一群の中性子星(NS)は、典型的なNSより２桁も高い、Bd～10^14 Gに達する双極子磁場をもち、それらの内部には、さらに２桁も強いトロイダル磁場が潜むと考えられる。このトロイダル磁場は星の外部に顔を出さないため、その強度Btの観測的推定は困難を極める。しかし我々は、強いBtがNSを縦長に変形させると、NSの自転軸がふらつく「自由歳差運動」が起き、結果として周期Pでの自転パルスの位相が長い周期Tで変調されること、２つの周期の比P/Tが変形を与えてくれること、またそこからBtが推定できることに世界で初めて着想した。本課題は、硬X線公開データを用い、この研究を大幅に進展させ、マグネターのトロイダル磁場に関する知識を大きく前進させることを目的とする。２年目に当たる2022年度は、以下の成果を得た。1. Ｘ線衛星「あすか」により1999年に観測されたガンマ線連星LS 5039のアーカイブデータを解析することで、「すざく」とNuSTARで得られていた約9秒のパルスを再確認し、ほぼ一定のスピンダウンが続いていることを明らかにした。結果として、このコンパクト天体がマグネータであるという描像を強化し、それが磁気変形している可能性を論じた。2. 昨年度に「すざく」、「あすか」、およびNuSTARの公開データを用い、代表的マグネターSGR 1806-20からT=17 ksec の位相変調を発見した。また25年間にPの増加に比例しTも延びていることを見出し、自由歳差運動という解釈を強化できた。本年度はこの豊かな結果の論文化の作業を進めた。3. これまでに6天体から同様な効果が検出された。昨年度に続き、それらのBt/Bd比を求めることで、時間とともにこの比が増加すること、したがってトロイダル磁場は双極子磁場より長く維持されることを突き止め、その研究成果を内外の研究会で発表した。