Lehman1_Ritz_Instrument

論文紹介_2008-12-01.ppt
X線偏光観測最前線
December 01, 2007
Tsunefumi Mizuno
Hiroshima University
Dean et al., Science 321, 1183 (2008)
Forot et al., ApJ L29 (2008)
and references therein
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Introduction: Polarization
•光子の物理量
振動数(エネルギー)：分光
向き：撮像
ベクトルの向き：偏光
偏光観測は、放射機構を一意に
決め(シンクロトロン、コンプトン散
乱)、系のジオメトリを直接知る(磁
場構造、円盤の存在・向き)唯一絶
対の手段
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Introduction: Past Polarimetry Measurement
Crab Nebula Polarization measurement with OSO-8 (1976)
Modulation curve for 2.6 keV
Crab Nebula
signal+BG
BG
•Two carbon Bragg diffraction
polarimeters
•その後30年以上に渡り、有意な偏光観
@2.6 keV and 5.2 keV
測の報告がなかった。
•19.2+-1.0 % polarization from Crab
no measurement above 10 keV
Nebula (Weisskopf et al. 1976)
no measurement other than
•Signal/BG ratio was ~9(2.6 keV)/2(5.2
Crab Nebula
keV)
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Breakthrough!
今年8月、ついにIntegralにより、Crab Nebulaから100 keV以上で初めての
偏光観測が報告された。
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Integral SPI Measreument
•SPI results (in 100-1000 keV):
pol angle 123 +/- 11deg
Pol degree 46 +/- 10 %
Error is dominated by
systematics.
•Pol angle is well aligned to the
pulsar rotation axis (124 +/0.1deg)
•Below 10 keV, pol angle and
degree is ~155 deg and ~20 %,
respectively (Weisskopft et al.
1976). Energy dependence!
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Evaluation of Systematic Error (1)
pol angle:124 +/- 11 deg
pol angle:122 +/- 7 deg
•Divide data in 5 segments and evaluate the systematic uncertainty of pol
angle and pol degree
pol angleは比較的安定。=>各segmentでのbest fit値のばらつきで誤差を評価
pol degreeはばらつきが多い。=>より細かい時間に分けて調べる。
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Evaluation of Systematic Error (2)
•Subdivide entire phase into
smaller bins and calculate the
mean and error of pol degree
(たぶん、ばらつきから誤差を出し
ている). =>
best estimate (46 +/- 10%)
obtained as the weighted
mean and standard variation
of all trials.
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Second Impact!
•先月Fermiゼミで紹介した論文がApJから出版された。これを読み、議論する
のが、今回偏光を題材にしたモチベーション。(astro-ph版は図が乱れて意味
不明だった)
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Method & Systematics
•基本的には、モジュレーションカーブを描いて偏光度とベクトルを算出。 2hit
events(3.8 ms window)を用いる。ほとんどはBG事象(source/sky/BG間chance
coincidenceなど)。
Compton kinematicsでcutをかける
IBISの「全イベント」を用い、chance coincidenceを予想/差し引き
Deconvolution(“shadowgram”)でさらにBG除去
chance coincidence事象を解析
すると、pol. pegree=15 %, pol
angle=175.1 deg
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Hard X-ray Polarization of Crab Nebula
OP (0.52-0.88)
10000
+/-2000
SPIの点
OP+B
•Pulse成分のみでは有為なpolなし
可視・radioで大きくpol angle
が変わる領域
P1&P2
•Chance coincidence事象とは異な
る偏光パタン=>OP領域での偏光は有
為
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Discussion (1)
•ある意味、ライバルミッションの結果なので、辛口になるのかもしれません
が。。。
SPI … Modulation Curveがないので、そもそも判断不能
IBIS … BGが大きく、差し引きが大事
他の天体(Cyg X-1など)でcheckするべきだが
•正直論文の内容に完全に満足してはいないが、気を取りなおして中身の
Discussionへ進む。
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Discussion (2)
•極めて高いpol degree
46% (SPI)、>=72% (IBIS)
電子のspectral index p=3.454+/-0.026(Kuiper et al.)を仮定すると、77%が
最高の偏光度
•Energy Dependent!
softXでは、~20%, ~155deg (Weisskopf et al. 1976)
optical では
~8.1+/-0.4%, 152+/-2deg in 0.02-0.04pc (Smith et al. 1998,
Slowikowska et al. 2007)
~33%, 118.9deg in 0.01pc (Slowikowska et al. 2007)
47+/-10%, 130deg in 0.01pc (Smith et al. 1998)
•つまり、高エネルギー電子ほど、中心に集中し、磁場がそろっていると考えられる。こ
の描像の確立には、10-100 keVの高精度偏光観測が極めて重要。
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