An ultra-relativistic out flow from a neutron star

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
( Rob Fender et al. Nature 15 JAN 2004 )
物理学科河合研究室 4年
01-08520
久保田香織
目次
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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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はくちょう座Ａ
（活動銀河核）

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
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
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
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
タイプⅠ X線バースト
のライトカーブ (X1636 )
中性子星！
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
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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
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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)
観測結果
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Ｘ線増光
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
超光速運動
ct - vt cosθ
vt cosθ
θ
vt sinθ
βapp =
vt
β sinθ
( 1 – βcosθ )
(β=
v
vapp
v
)
c
vapp > 15c のとき
v > 0.998c
( 中性子星コンパス座X-1の脱出速度～0.3c )
まとめ
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
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
活動銀河中心核 3C273 GRO J1655 – 40
Sco X – 1
（超重量ブラックホール）（ブッラクホール）
v > 0.9c
v > 0.9c
（中性子星）
v ～0.3c
RXTE ( PCA & HEXTE )
Proportional Counter Array
2 – 60keV
5個の比例計数管
High Energy X-ray
Timing Experiment
20 – 100keV
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
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
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。
Days
全観測結果 ( 1 )
Days
全観測結果 ( 2 )
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
～ dθ
v
c
～
(
d
kpc
θ
) ( 170 ミリ秒角 day )
-1
超光速運動（式の導出）
vt cosθ
θ
d
vt sinθ
c
vt
t+
vapp
c
vt sinθ
vapp =
v
d – vt cosθ
t+
d – vt cosθ
c
=
v sinθ
( 1 – βcosθ )
-
d
c

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