Prior to ~20 years ago, only two kinds of pulsars were known: RPPs and accretion-powered pulsars. The rapid advance of X-ray astronomy in the past few decades has led to the discovery of magnetic-powered pulsars, namely "magnetars". Magnetars were first identified with the SGRs which exhibit sporadic soft gamma-ray bursts. More recently, another group of pulsars, the AXPs, characterised by their bright persistent X-ray emission that is more powerful than their spin-down luminosity, were also recognized as members of the magnetar family. Both SGRs and AXPs have very high (10¹⁴-10¹⁵ G) magnetic fields as inferred from their spin-down. Studying AXP behaviour might help us understand the physics of magnetars and their connections with normal pulsars. In Chapter 3, I present our work on the X-ray afterglow of the AXP 1E 2259+586. It is the first AXP to exhibit a SGR-like outburst. It went through a major outburst in 2002. We studied the X-ray afterglow of this outburst, using ten XMM observations taken before and after the outburst. We found that the AXP's flux decayed following a power-law of index -0.69±0.03, remarkably similar what was found from the afterglow of some SGR outbursts. We also found a strong correlation between spectral hardness and X-ray flux, as seen in other AXPs. In Chapter 4 I present our work on searching for X-ray variability from the glitching AXP 1E 1841-045. This is one of the most frequent glitchers among AXPs. Magnetar theories and observations suggest that there could be a connection between magnetar glitches and their X-ray variability. However, we found no evidence of glitch-related X-ray variability from archival X-ray data of 1E 1841-045 taken between 1993 and 2006. Our finding supports the existence of radiatively silent glitches in AXPs. Interestingly, there is also a group of RPPs that have spin-down magnetic fields close to those of the magnetars (~10¹³G). These high-magnetic-field RPPs may share some observational properties with the magnetars. In Chapter 5, I present the first X-ray detection of the high-magnetic-field RPP B1916+14. We found that the pulsar's emission is likely thermal, with a surface temperature in the range of 0.08-0.23 keV. We did not detect pulsations in the data, and set a 1σ upper limit on the pulsed fraction in the 0.1-2 keV band of ~0.7. The origin of the thermal emission is not well constrained. We cannot rule out initial cooling or return current heating for this pulsar. To look for evidence of magnetic-field-decay heating, a deeper observation is needed. In Chapter 6, I present our work on CHANDRA X-ray observations of the high-magnetic-field RPP J1718-3718. We detected X-ray pulsations at the pulsar's period with 52%±13% pulsed fraction in the 0.8-2 keV band. We found, from a merged spectrum of multiple observations, a blackbody temperature of 0.19±0.02 keV, slightly higher than predicted by standard cooling models. However, the best-fit neutron star atmosphere model is consistent with standard cooling. We also found that the pulsar's bolometric luminosity represents 0.3 of its spin-down power, assuming a distance of 4.5kpc. Finally, we compared the blackbody temperatures measured for the high-magnetic-field pulsars with those from low-magnetic field rotation-powered pulsars of the same age, and found evidence of the former being on average hotter than the latter, as predicted by magneto-thermal evolution models that attempt to unify high-magnetic-field RPPs with magnetars. / Dans le chapitre 3, je présente mon travail sur la lueur résiduelle de AXP 1E2259+586. Il s'agit du premier pulsar anormal à partir duquel des pulsations similaires à celles des SGR ont été détectées. Ce pulsar a eu un sursaut énergétique majeur en 2002. Nous avons étudié la lueur résiduelle de ce sursaut au travers 10 observations faites avec le télescope XMM prises avant et après le sursaut. Nous avons trouvé que le flux du pulsar a diminué en suivant une fonction de puissance dont l'indice, −0.69±0.03, est remarquablement similaire à celui trouvé dans le rayonnement résiduel des sursauts des SGR. Nous avons aussi trouvé une corrélation entrela dureté du spectre et le flux en rayons-X, une corrélation qui est aussi observée dans d'autres AXP. Dans le chapitre 4, je présente mon travail sur la recherche de variations dans la luminosité-X de AXP 1E 1841−045. Ce pulsar est parmi les AXP qui présentent le plus fréquemment des sauts de fréquences, ou glitchs. Plusieurs théories des magnétars suggèrent une connection entre les glitchs et la variation de la luminosité-X. Malgré celà, nous n'avons pas trouvé de preuve de l'éxistence de ces variations dans la luminosité-X de 1E 1841−045 dans des observations prises entre 1993 et 2006 avec des télescopes variés. Ceci démontre l'existence de glitchs silencieux. Il est intéressant de noter qu'il existe un groupe de pulsars normaux, dont la source de luminosité est leur énergie rotationelle, qui ont un champ magnétique élevé et proche de celui des magnétars ( 1013 G). Certaines caractéristiques de ces pulsars à champ magnétique élevé sont similaires à celles des magnétars. Dans le chapitre 5, je présente la première détection en rayons-X du pulsar à champs magnétique élevé B1916+14. Nous avons trouvé que le spectre d'émission de ce pulsar est probablement thermique, avec une température de surface entre 0.08–0.23 keV. Nous n'avons pas détecté de pulsations régulières dans les données, avec une limite supérieure (1)de 0.7 sur la fraction pulsée entre 0.1 et 2 keV. Il est aussi difficile de déterminer si le spectre d'émission thermique observé est dû à un refroidissement initial ou à un courant qui réchauffe la surface du pulsar en ce moment. C'est pourquoi plus d'observations sont requises afin de prouver que le réchauffement de la surface est dû à une diminution du champ magnétique. Dans le chapitre 6, je présente mon travail effectué sur des observations faites avec le télescope Chandra du pulsar a champ magnétique élevé RPP J1718−3718. Nous avons détecté des pulsations régulières en rayons-X à un interval égal à celui de la fréquence rotationelle de ce pulsar et avec une fraction pulsée de 52%±13% entre 0.8 et 2 keV. Nous avons trouvé, en étudiant le spectre combiné de plusieurs observations,une température de corps noir de 0.19±0.02 keV. C'est une température un peu plus élevée que celle prédite par les modèles standards de refroidissement. Par contre, les modèles numériques d'atmosphère des étoiles à neutrons est en accord avec les modèles standards de refroidissement. Nous avons aussi trouvé que la luminosité bolométrique représente 0.3 de la puissance due à la perte d'énergie rotationelle, si l'on suppose une distance de 4.5 kpc. Finalement, nous avons comparé les températures de corps noirs des pulsars normaux à champ magnétique élevé avec ceux de pulsars normaux du même âge ayant un champ magnétique faible, et nous avons trouvé que les premiers avaient des températures plus élevées, comme le prédisent les modèles magnéto-thermiques ayant comme but d'unifier les pulsars normaux à champs magnétiques élevés et les magnétars.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104725 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Zhu, Weiwei |
| Contributors | Victoria Kaspi (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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