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Observations de trois pulsars milliseconde avec XMM-Newton Centre dEtude Spatiale des Rayonnements, Toulouse J.-F. Olive, D. Barret Natalie Webb.

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1 Observations de trois pulsars milliseconde avec XMM-Newton Centre dEtude Spatiale des Rayonnements, Toulouse J.-F. Olive, D. Barret Natalie Webb

2 Caméras : 2 x MOS ( keV) 1 x PN ( keV) 2 x RGS ( keV) 1 x OM (optique/UV) XMM-Newton

3 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 séparés par 180° e.g. Zhang & Cheng (2003) : Émission X/ : ? ? 2 composants thermiques – chauffage/radiation des calottes polaires une loi de puissance – radiation synchrotron des e±

4 Décroissance du champ magnétique Ecrantage du champ magnétique par accrétion (Romani 1990) - peut être détecté par une augmentation de la masse de létoile à neutrons (PSR B , M 1 =1.4411(7) M 2 =1.3874(7)) Changement de la configuration du champ magnétique (Ruderman 1991) - indique un champ magnétique aligné ou orthogonal à laxe de rotation champ magnétique aligné champ magnétique orthogonal

5 champ magnétique aligné champ magnétique orthogonal N v = 2 m EN h = P B 1 (P 1 /P 0 ) 0.5 B 1, P 1 B 0, P 0

6 Evidence dun champ magnétique aligné ou orthogonal : 2 pics séparés par 180° champ orthogonal Polarisation observée dans les deux pics de PSR Un pic large dans la courbe de lumière de PSR J

7 PSR J Distance > 5.7 kpc Excentricité < 2x10 -5 P orb =2 jours Naine blanche ~0.2 M solaire Etoile à neutrons P pulsation =2.3 ms Kuiper et al. (2002) Radio X Pulsations simultanées en X et peuvent indiquer une émission de la calotte polaire (Rudak & Dyks, 1999)

8 PSR J MOS 1 (20.5 ksecs) De Stairs et al Aligné ? Navarro et al., 1995 Stairs et al., 1999 (Webb, Olive, Barret, 2004)

9 Lémission X : Calotte polaire chauffée Radiation des paires e ± créés dans le champ magnétique de 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

10 Rayon et température de lémission de la calotte polaire déterminés à partir des observations : T=2.90±0.70x10 6 K R=0.37±0.33 km Surface (A cp ) attendue avec un dipôle central conventionnel : A cp = R 3 /c un rayon de 3 km Surface (A cp ) attendu avec un dipôle aligné : A cp = R 2 /c un rayon de 300 m = 2 /période R = rayon du pulsar c = vitesse de la lumière = épaisseur de la croûte Aligné ? (Webb et al., 2005)

11 PSR J Distance ~ 2 kpc Excentricité = P orb =6.3 heures Naine blanche M solaire Etoile à neutrons P pulsation =3.48 ms Détecté en radio et en X Pulsation en radio L keV = 4.7x10 31 erg s -1 (Becker et al. 1996) Pas de spectre/courbe de lumière en X

12 PSR J MOS1 (30 ksecs) De Kramer et al Aligné ? (Webb et al., 2004)

13 N H =4x10 20 cm -2, =1.59±0.2, 2 = 1.33 (14 dof), Lémission produite dans la magnétosphère ? Un ajustement avec un corp noir : KT=0.32±0.04 keV 2 = 2.21 (14 dof) R = m (3 ) Rayon avec dipôle standard = 2.2 km Rayon avec dipôle aligné = 245 m (Webb et al., 2004)

14 PSR J Distance ~ 0.52 kpc Excentricité < 1.3x10 -6 P orb =14.5 heures Naine blanche 0.16±0.02 M solaire Etoile à neutrons P pulsation =5.25 ms Détecté en radio et en X Pulsation en radio L keV = 2.5x10 30 erg s -1 (Halpern 1996) Pas de spectre/courbe de lumière en X

15 PSR J Orthogonal ? (Webb et al., 2004)

16 Émission non-thermique/thermique ? Ajustement avec une loi de puissance : =1.78± = 1.27 (9 dof) Ajustement avec un corp noir : KT=0.26±0.04 keV 2 = 1.37 (9 dof) (Webb et al., 2004)

17 Rayon de lémission = 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.

18 Conclusions et perspectives Mise en évidence dune calotte polaire (PSR J ) Mise en évidence des spectres et courbes de lumière X de PSR J et de PSR J Mise en évidence dun champ magnétique aligné pour deux des pulsars milliseconde, qui soutient la théorie de changement de la configuration du champ magnétique - Besoin dobservations radio (polarimétriques) - Beaucoup de nouveaux pulsars milliseconde découverts dernièrement en radio observations de deux nouveaux pulsars milliseconde : J et J avec XMM-Newton acceptées


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