On the evolution of young neutron stars with fallback disks

Abstract

Son yıllarda, gelişen gözlemsel teknikler yeni genç izole nötron yıldızı sınıflarının keşfine yol açmıştır. Ayırdedici farklılıklarının yanısıra, bu genç nötron yıldızı sistemleri çarpıcı benzerlikler de göstermektedir. Bu benzerlikler, farklı sınıflar arasında evrimsel bağlantılar olabileceğine işaret etmektedir. Bu yıldızların farklı sistemler olarak ortaya çıkmasının nedeni ilk koşullarindaki farklılıklar olmalıdır. Bu nötron yıldızlarının doğasının ve olası evrim ilişkilerinin tutarlı tek bir resim içinde anlaşılabilmesi, değişik sınıflardaki kaynakların kendine has özelliklerinin detaylı olarak incelenmesini gerektirir. Bu genç sistemlerin özellikleri ve farklı sınıflar olarak ortaya çıkmaları, etraflarında bir yayılım diskinin varlığının (veya yokluğunun) ve özelliklerinin manyetik moment ve ilk periyotla birlikte ilk koşullara eklenmesi ile açıklanabilir (Alpar 2001). Bu fikri takip ederek, Anormal X-ışını Pulsarlarının (AXP), Gama-ışını Tekrarlayıcılarının (SGR) ve radyo pulsarı PSR J1734-3333'ün özelliklerini inceleyerek şu sonuçlara varmaktayız: (i) AXP/SGR'lerdeki sürekli optik/kızılötesi ışıması disk ışımasıyla açıklanabilir, (ii) AXP/SGR'lerin X-ışını parlama ışık eğrileri, bir gama-ışını patlaması sonrası geriye itilen iç diskin bundan sonraki yayılması ve kütle aktarımı ile üretilmesi mümkündür, (iii) SGR 0418+5729'un ışıma ve dönme özelliklerine, yayılma diskiyle evrimleşen bir nötron yıldızı eş zamanlı olarak ulaşılabilir, ve (iv) yayılma diski modelinde, bir nötron yıldızı PSR J1734-3333'ün X-ışını ışıma ve dönme özelliklerine, anormal frenleme indeksi de dahil olmak üzere, eş zamanlı olarak ulaşabilir. Bu farklı kaynak özelliklerini, tutarlı bir şekilde, benzer temel disk parametreleriyle ve özel varsayımlara gerek kalmadan açıklayabilmekteyiz.

In the last decades, developments in observational techniques led to the discovery of new young isolated neutron star populations. Despite distinguishing differences, these young systems also have striking similarities, which suggest possible evolutionary links between them. The emergence of these different populations is likely to be due to their different initial conditions. Understanding the nature of these neutron stars in a single coherent picture requires a detailed investigation of individual properties of the sources that belong to different classes. The properties and emergence of these young neutron stars as distinct populations could be explained if absence, presence and properties of fallback disks are included in the initial conditions in addition to magnetic moment and initial period (Alpar 2001). Pursuing this idea, we investigate the properties of AXP/SGRs and the radio pulsar PSR J1734-3333. We show that: (i) persistent optical/infrared emission of AXP/SGRs can be fit by the emission from the disk surface, (ii) X-ray enhancement light curves of AXP/SGRs can be produced by the relaxation of the disk that has been pushed back by a soft gamma-ray burst, (iii) Luminosity and rotational properties of SGR 0418+5729 can be achieved simultaneously by a neutron star evolving with a fallback disk, and (iv) rotational properties, including the anomalous breaking index and X-ray luminosity of PSR J1734-3333 can be produced simultaneously in the fallback disk model. The model we use is self-consistent in that we use the same basic disk parameters and do not require special assumptions in any of these explanations.