ミリ秒パルサーの偏光謎を解明(Decoding Spectrum of Cosmic “Lighthouse”: Researchers Unravel Polarization Mystery of Millisecond Pulsar)

2025-09-05 中国科学院(CAS)

銀河系内、きつね座方向に存在する“宇宙の灯台”とも称されるミリ秒パルサーPSR B1937+21は、毎秒約642回転と高速で回転し、原子時計にも匹敵する精度で電磁パルスを放出します。中国科学院新疆天文台の大学院生・王震氏らの研究チームは、豪州パークス天文台の超広帯域受信装置を用いて、主パルスと間パルス(interpulse)の偏光パターンを周波数ごとに詳細に記録し、その振る舞いを初めて明らかにしました。観測結果により、主パルスの線偏光度は周波数の上昇に伴って減少する一方で、間パルスでは逆の傾向が見られました。円偏光度はどちらのパルスでも周波数に応じて増大し、主パルスと間パルスの強度比はパワー則(指数 0.52±0.02)で変化することがわかりました。これらの知見は、発光がパルサーのマグネトスフィア(磁気圏)内の異なる領域から発生している可能性を支持し、「相対論的ビーミングモデル」に裏付けを与えるものです。また、電波パルスの周波数依存特性を解明することで、中性子星の磁気圏物理やプラズマ放射メカニズムの解明、さらには重力波検出のための高精度タイミングの基盤にも貢献する成果となります。

<関連情報>

パークス超広帯域受信機によるミリ秒パルサーB1937+21の周波数依存性放射 Frequency-dependent Emission of the Millisecond Pulsar B1937+21 with the Parkes Ultrawideband Receiver

Z. Wang, Z. G. Wen, J. P. Yuan, N. Wang, W. Han, H. G. Wang, J. L. Chen, and Z. Wang
The Astrophysical Journal  Published: 2025 June 26
DOI:10.3847/1538-4357/add728

ミリ秒パルサーの偏光謎を解明(Decoding Spectrum of Cosmic “Lighthouse”: Researchers Unravel Polarization Mystery of Millisecond Pulsar)

Abstract

In this study, we report on the broadband polarization behavior of the millisecond pulsar B1937+21 (J1939+2134), using high-quality observations made with the ultrawideband low receiver on Murriyang, the Parkes radio telescope. Observations spanning approximately 3 yr are carefully calibrated and integrated to produce high-signal-to-noise-ratio pulse profiles. Updated and accurate interstellar medium parameters toward the pulsar are obtained. The temporal variability of the dispersion measure, the Faraday rotation measure, and the flux density are analyzed from their corresponding structure functions. The frequency-and-longitude-dependent polarization evolutions are investigated. The spectra of the mean flux density follow a high-frequency cutoff power law, with the interpulse spectra being steeper than the main pulse. The fractional linear polarization of the main pulse decreases with increasing frequency, while the interpulse presents the opposite trend. Both the main pulse and interpulse exhibit increasing absolute circular polarization with increasing frequency. The peak intensity ratio of the main pulse to the interpulse increases with frequency, following a power-law spectrum with an index of 0.52 ± 0.02. The pulse width decreases with increasing frequency, further confirming that the emission height decreases with frequency, consistent with the results obtained from relativistic effects. These findings will contribute to a deeper understanding of the underlying emission mechanisms.

1701物理及び化学
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