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宇宙:核反応によって駆動されるミリ秒パルサーと中性子星の最高自転周波数

Nature 424, 6944 doi: 10.1038/nature01732

ミリ秒パルサーは、伴星からの質量降着によりスピンアップしたと考えられる中性子星である。このスピンアップ過程に対する自然界のブレーキ機構が存在するのか、あるいはこの過程が、サブミリ秒周期で遠心力破壊の限界値に達するまで持続するのかどうかはわかっていない。伴星から質量が降着している多くの中性子星は、熱核反応により数十秒間続くX線バーストを示すが、このバーストは中性子星表面の不安定な核爆発現象によって引き起こされるものである。10個の中性子星に観測されるバーストにおけるミリ秒周期の光度変動は(同様に観測される他の急激なX線の変動は別にして)、星の自転を示すものであると考えられているが、自転が起源であるとする直接的な証拠は不十分であった。本論文では、降着を起こしているミリ秒パルサーの既知の自転周波数と同一周波数のバースト変動を検出し、これらの変動が常に同じ回転位相を示すことを報告する。これにより、バーストの変動が、核反応により駆動されるパルスであり、このパルスが降着を受けている中性子星の自転に由来することが確証され、これまでの証拠が裏付けられた。核反応により駆動される11個のパルサーが示す自転周波数の分布は、ほとんどの中性子星モデルで決まる破壊回転数よりかなり低いカットオフ値を持っており、重力放射による損失が、ミリ秒パルサーのスピンアップの際に降着トルクを制限している可能性があるという理論的な予測を支持する。

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