レポート課題 1 – Interstellar medium

東大大学院宇宙物理学特論 I：レポート課題満田その２
レポート課題 1 – Interstellar medium
K. Mitsuda
July 13, 2015
Problems
(1) Sco X-1 の X 線放射スペクトルは，大まかには，kT = 5 keV の Thermal Bremsstrahlung
(Thermal free-free emission) によって近似することができる．X 線放射が真に Thermal
Bremsstrahlung るものであると仮定すると、その X 線光度，= 1 × 103 7 erg/s を説明す
るためには，放射領域の大きさにどのような制限がかかるであろうか？
ここで，Thermal Bremsstrahlung の単位体積当たりの emissivity が以下の式で与えられ
ることを用いてよい．また，電子散乱や Free-Free 吸収の素過程も考慮せよ．
qf f
(
)1
2πkT 2 25 πe6
=
4πjν dν =
ni ne ḡf f (T )
3m
3hme c3
( ) 12 (
T
ni ) ( ne )
−27
= 1.4 × 10
ḡf f (T ) (erg cm−3 s−1 )
−3
−3
K
cm
cm
∫
(1)
(2)
(3)
ここで，

( hν )1/6

 1.1 kT
ḡf f (T, ν) =


ḡf f (T ) ∼ 1
1.0
( ℏν )−0.3
kT
hν < kT
(4)
hν∼> kT
(5)
(2) 上記の制限は、Sco X-1 の X 線放射が中性子星への質量降着をエネルギー源とするモデ
ルと矛盾する．どのように矛盾するであろうか?
(3) この矛盾を解決するには，X 線放射の素過程をどのように変えればよいであろうか？い
くつかの方法を考察せよ．

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