observations de trois pulsars milliseconde avec xmm-newton centre detude spatiale des rayonnements,...
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Observations de trois pulsars milliseconde avec XMM-
Newton
Centre d’Etude Spatiale des
Rayonnements,Toulouse
J.-F. Olive, D. Barret
Natalie Webb
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Caméras :2 x MOS (0.1-12.0 keV)1 x PN (0.1-15.0 keV)2 x RGS (0.33-2.5 keV)1 x OM (optique/UV)
XMM-Newton
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Modèles
Calotte polaire
Pic(s) large(s) en X et radio
Pics simultanés en X et
Outer gap
Radiation aux très hautes énergies Pics larges/étroits séparéspar 180°
e.g. Zhang & Cheng (2003) :
Émission X/ : ? ?
2 composants thermiques – chauffage/radiation des calottes polaires
une loi de puissance – radiation synchrotron des e±
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Décroissance du champ magnétique
Ecrantage du champ magnétique par accrétion (Romani 1990) - peut être détecté par une augmentation de la masse de l’étoile à neutrons (PSR B1913+16, M1=1.4411(7) M2=1.3874(7))
Changement de la configuration du champ magnétique (Ruderman 1991) - indique un champ magnétique aligné ou orthogonal à l’axe de rotation
champ magnétique aligné
champ magnétique orthogonal
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champ magnétique aligné
champ magnétique orthogonal
Nv = 2mEN
h = 2.104
P
B1 (P1/P0)0.5
B1, P1B0, P0
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Evidence d’un champ magnétique aligné ou orthogonal :
2 pics séparés par 180° champ orthogonal
Polarisation observée dans lesdeux pics de PSR 1937+21
Un pic large dans la courbede lumière de PSR J0437-4715
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PSR J0218+4232
Distance > 5.7 kpcExcentricité < 2x10-5
Porb=2 jours
Naine blanche~0.2 Msolaire
Etoile à neutronsPpulsation=2.3 ms
Kuiper et al. (2002)
Radio
X
Pulsations simultanées en X et peuvent indiquer une émission de lacalotte polaire (Rudak & Dyks, 1999)
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PSR J0218+4232
MOS 1 (20.5 ksecs)
De Stairset al. 1999
Aligné ?Navarro et al., 1995Stairs et al., 1999
(Webb, Olive, Barret, 2004)
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L’émission X :
Calotte polairechauffée
Radiation des pairese± créés dans le champ magnétiquede la magnétosphère
(Webb, Olive & Barret, 2004)
Emission thermique dûe au chauffage de la calotte polaire par
les particules accélérées dans le gap externe ou la région au dessus
la calotte polaire
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Rayon et température de l’émission de la calotte polaire déterminés à partir des observations :
T=2.90±0.70x106 K R=0.37±0.33 km
Surface (Acp) attendue avec un dipôle central conventionnel :
Acp=R3/c un rayon de 3 km
Surface (Acp) attendu avec un dipôle aligné :
Acp=R2/c un rayon de 300 m
= 2/périodeR = rayon du pulsarc = vitesse de la lumière = épaisseur de la croûte
Aligné ?
(Webb et al., 2005)
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PSR J0751+1807
Distance ~ 2 kpcExcentricité = 0.0000567Porb=6.3 heures
Naine blanche0.12-0.6 Msolaire
Etoile à neutronsPpulsation=3.48 ms
Détecté en radio et en XPulsation en radioL0.1-2.4keV = 4.7x1031 erg s-1
(Becker et al. 1996)Pas de spectre/courbe de lumière en X
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PSR J0751+1807
MOS1 (30 ksecs)
De Krameret al. 1998
Aligné ?
(Webb et al., 2004)
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NH=4x1020 cm-2,=1.59±0.2,
2 = 1.33 (14 dof),
L’émission produitedans lamagnétosphère ?
Un ajustement avec un corp noir :KT=0.32±0.04 keV
2 = 2.21 (14 dof)R = 380-137
+196 m(3)
Rayon avec dipôlestandard = 2.2 km
Rayon avec dipôlealigné = 245 m
(Webb et al., 2004)
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PSR J1012+5307
Distance ~ 0.52 kpcExcentricité < 1.3x10-6
Porb=14.5 heures
Naine blanche0.16±0.02 Msolaire
Etoile à neutronsPpulsation=5.25 ms
Détecté en radio et en XPulsation en radioL0.1-2.4keV = 2.5x1030 erg s-1
(Halpern 1996)Pas de spectre/courbe de lumière en X
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PSR J1012+5307
Orthogonal ?
(Webb et al., 2004)
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Émission non-thermique/thermique ?
Ajustement avec une loi de puissance :=1.78±0.36
2 = 1.27 (9 dof)
Ajustement avec un corp noir :KT=0.26±0.04 keV
2 = 1.37 (9 dof)
(Webb et al., 2004)
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Rayon de l’émission = 0.05+0.01-0.02 km
Rayon avec dipôle standard = 2.0 km
Rayon avec dipôle aligné = 200 m
Séparation des deux pics = 180°
Deux pics étroits (X et radio)
Dipôle orthogonal ?
Vérification de la polarisation avec les observations radio.
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Conclusions et perspectives
• Mise en évidence d’une calotte polaire (PSR J0218+4232)
• Mise en évidence des spectres et courbes de lumière X de PSR J0751+1807 et de PSR J1012+5307
• Mise en évidence d’un champ magnétique aligné pour deux des pulsars milliseconde, qui soutient la théorie de changement de la configuration du champ magnétique
- Besoin d’observations radio (polarimétriques)- Beaucoup de nouveaux pulsars milliseconde découverts dernièrement en radio observations de deux nouveaux pulsars milliseconde : J1909-3714 et J1911-1114 avec XMM-Newton acceptées