cam é ras : 2 x mos (0.1-12.0 kev) 1 x pn (0.1-15.0 kev) 2 x rgs (0.33-2.5 kev)

Observations de trois pulsars milliseconde avec XMM-

Newton

Centre d’Etude Spatiale des

Rayonnements,Toulouse

J.-F. Olive, D. Barret

Natalie Webb

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

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±

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

champ magnétique aligné

champ magnétique orthogonal

Nv = 2mEN

h = 2.104

P

B1 (P1/P0)0.5

B1, P1B0, P0

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

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)

PSR J0218+4232

MOS 1 (20.5 ksecs)

De Stairset al. 1999

Aligné ?Navarro et al., 1995Stairs et al., 1999

(Webb, Olive, Barret, 2004)

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

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)

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

PSR J0751+1807

MOS1 (30 ksecs)

De Krameret al. 1998

Aligné ?

(Webb et al., 2004)

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)

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

PSR J1012+5307

Orthogonal ?

(Webb et al., 2004)

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)

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.

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