Spreading of thermonuclear flames on the neutron star in SAX J1808.4-3658: an observational tool
我们分析档案罗西X射线定时探测器（RXTE）的正比计数器阵列（PCA）的热核X射线爆发的数据从2002年爆发的吸积毫秒脉冲星SAX J1808.4-3658。我们提出的证据的非单调变化的振荡频率在突发上升，和振荡频率，振幅的时间演化之间的相关性，推断燃烧区域面积。我们还讨论了振幅和燃烧区面积的演化与热核火焰在中子星表面的传播是一致的。基于这些讨论，我们推断2002年10月15日的热核爆发可能发生在中纬度地区，燃烧区在约0.2 s内几乎包围了中子星的赤道区，之后的低振幅振荡起源于爆发点燃的同一半球内燃烧锋的剩余不对称性。我们的观测结果和理论讨论表明，研究爆发上升过程中爆发振荡特性的演变可以为理解极端物理条件下热核火焰在中子星表面的传播提供一个强有力的工具。
2006-04-03 astro-ph
The Sensitivity of Nucleosynthesis in Type I X-ray Bursts to Thermonuclear Reaction-Rate Variations
我们研究了I型X射线爆发中核合成对核速率变化的敏感性。由于大量的核过程参与这些现象-与绝大多数的反应速率只在理论上确定，由于缺乏任何实验信息-我们的研究结果可以提供一种手段，用于确定哪些速率发挥重要作用的热核失控。这些结果可能会激发新的实验。对于我们的研究，我们已经进行了一系列全面的单区后处理计算结合各种代表性的X射线爆发热力学历史。在我们的研究中，我们提出了那些速率变化对产率影响最大的反应。
2008-06-18 astro-ph
The Periods Discovered by RXTE in Thermonuclear Flash Bursts
热核X射线爆发的X射线通量的振荡已经被至少6个低质量双星的RXTE观测到，频率从330 Hz到589 Hz。在爆发期间出现的频率和持续通量中出现的频率之间似乎存在优选关系。在爆发开始时，振荡的幅度可以超过50%。除了随着脉冲串的发展振荡频率有系统地增加外，频率是稳定的。时间分辨光谱跟踪增加的X射线发射区，由于传播的燃烧前的中子星表面，以及辐射驱动的膨胀的光球。当光谱与理论预期比较时，就可以推断出中子星的质量、半径和距离。
1998-01-23 astro-ph
On the Frequency Evolution of X-ray Brightness Oscillations During Thermonuclear X-ray Bursts: Evidence for Coherent Oscillations
本文研究了几个中子星低质量X射线双星热核爆发期间X射线亮度振荡频率的时间依赖性。我们发现4U 1702-429和4U 1728-34的X射线暴冷却尾的振荡频率可以用指数“啁啾”模型很好地描述。利用这个模型，我们证明了许多爆发的冷却尾部的脉冲串是高度相位相干的，具有高达Q ~ 4000的振荡品质因数。我们使用这个模型的频率演变，以搜索显着的功率在谐波和330和363 Hz的信号在突发4U 1702-429和4U 1728-34，分别在谐波和第一次谐波，但没有发现任何谐波或次谐波的显着的功率的证据。我们认为，高相干有利于恒星旋转的振荡源。我们简要讨论了角动量守恒热核壳层旋转运动的频率演化。我们讨论了如何利用谐波含量的极限来推断中子星的性质。
1999-03-03 astro-ph
Oscillations During Thermonuclear X-ray Bursts
1996年初，罗西X射线计时探测器（RXTE）发现了热核X射线爆发期间的高振幅、近相干的X射线亮度振荡。光谱和时间的证据强烈支持的结论，这些振荡是由旋转调制的爆发排放，他们揭示了中子星的自旋频率低质量X射线双星，长期追求的目标X射线天文学。过去一年进行的研究导致在四个新的来源中发现了爆发振荡，使确认爆发振荡的数量达到十个。我回顾了我们对这些振荡的认识，并指出它们如何被用来探测中子星的物理。对于少数爆发振荡源，有人提出最强和最普遍的频率实际上是自旋频率的第一泛音，因此在中子星上存在两个几乎对映的热点。这一推论对热核燃烧物理以及中子星的质量-半径关系都有重要的意义，因此它的证实是至关重要的。我讨论了最近的尝试，以确认这一假设为4U 1636-53，源的信号在假定的基本（290赫兹）已被要求。
2001-01-12 astro-ph
Thermonuclear X-ray Bursts: Theory vs. Observations
我回顾了我们对吸积中子星上热核闪光的理论理解，集中于与观测的比较。GS1826 -24和4U 1820-30的规则I型X射线爆发序列被该理论很好地描述。我讨论了最近的工作，试图使用观察到的突发属性，在这些来源，以约束的吸积材料的组成。对于GS 1826-24，爆发能量随吸积率的变化表明吸积的物质具有太阳金属性;对于4U 1820-30，未来的观测应该限制氢部分，测试进化模型。我简要地讨论了全球突发行为的突发源，这仍然是一个主要的难题。最后，我转向超级爆发，它自然适合作为厚层重元素中不稳定的碳点火的图片。我提出了新的随时间变化的模型的冷却尾巴的超级爆发，并讨论了各种超级爆发和正常的I型爆发之间的相互作用，以及可以从中学到什么。
2003-11-18 astro-ph
The Long Term Stability of Oscillations During Thermonuclear X-ray Bursts: Constraining the Binary X-ray Mass Function
本文报道了用Rossi X射线定时探测器（RXTE）观测到的低质量X射线双星（LMXB）4U 1728-34和4U 1636-53热核X射线爆发中毫秒振荡的长期稳定性。我们发现，从4U 1728-34跨越超过1.5年的爆发已观察到渐近振荡周期在0.2微秒。它们的大小正好在一个典型的LMXB中中子星的轨道运动所能产生的大小之内。这种稳定性意味着一个时间尺度改变振荡周期> 23，000年，这表明一个高度稳定的过程，如恒星自转作为振荡机制。我们发现，周期偏移在三个不同的爆发从4U 1636-53可以解释为由于轨道运动的中子星在这个3.8小时的双星系统。我们讨论的质量函数，原则上可以使用这种技术推导出的限制。
1998-06-18 astro-ph
Bursts from GS 1826-238: a clocked thermonuclear flashes generator
在1996年8月至1998年10月的五个不同观测期间，在对银河系中心区域进行深入观测的框架内，用BeppoSAX号宽视场照相机仪器对瞬态X射线源GS 1826-238进行了监测。第一次探测到来自这个来源的X射线爆发，排除了先前提出的黑洞候选人，并强烈建议致密物体是弱磁化的中子星。在2.5年的监测中，对应于~2.0 Ms的观测时间，从源检测到70个爆发。我们在这里报告的准周期性的5.76小时的爆发发生时间，这是目前在所有的观测。这是第一个准周期爆发的例子。它与1988年开启以来相当恒定的流量历史相一致，并指向非常稳定的吸积。
1999-01-29 astro-ph
The Effect of Neutron Star Rotation on the Properties of Thermonuclear X-ray Bursts
以前，罗西X射线定时探测器的观测表明，毫秒振荡优先发生在光球半径膨胀的热核X射线爆发中，这些爆发来自旋转频率接近600 Hz的源，而它们发生在半径膨胀和不膨胀的X射线爆发中的可能性相同，旋转频率接近300 Hz的源。通过比以往研究更大的数据样本，我们发现振荡的可探测性并不直接取决于X射线爆发的性质。相反，我们发现（1）几乎只在中子星上的吸积速率高时观察到振荡，但（2）半径膨胀仅在600 Hz源的高吸积速率下观察到，而在300 Hz源中仅在低吸积速率下观察到。持续的毫秒级地震是这些趋势中唯一明显的例外。第一个结果可以解释，如果振荡幅度衰减在低吸积率的扩展电子电晕。第二个结果表明，中子星的旋转周期决定了爆发性质如何随吸积率而变化，可能是通过有效表面重力或科里奥利力的强度的差异。
2004-03-16 astro-ph
Magnetic burial and the harmonic content of millisecond oscillations in thermonuclear X-ray bursts
中子星磁极上的物质在重力作用下向磁赤道扩散，掩埋了极区磁场，并将其压缩成一个狭窄的赤道带。稳态，梯度Shafranov计算与自洽的质量通量分布（和欧姆扩散的半定量处理）表明，对于$\Ma \gtrsim 10^{-5}\Msun$，赤道磁带的最大场强和纬度半宽度分别为$B_{\rm max} = 5.6\times 10^{15} (\Ma/10^{-4}\Msun)^{0.32}$ G和$Δθ= \max[3^{\circ} (\Ma/10^{-4}\Msun)^{-1.5},3^{\circ} (\Ma/10^{-4}\Msun)^{0.5}(\dot{M}_{\rm a}/10^{-8}\Msun {\rm yr}^{-1})^{-0.5}]$，其中$\Ma$是吸积总质量和$\dot{M}_{\rm a}$是吸积率。结果表明，该带阻止南北热传输的传导，对流，辐射和非地转剪切。这可以解释为什么在低质量X射线双星中的热核（I型）X射线爆发的尾部观察到的毫秒振荡是高度正弦的：热核火焰被隔离在首先点燃的磁半球中。该模型也与偶尔发生的近距离爆发对是一致的。随时间变化的，理想的磁流体动力学模拟证实，赤道带不被帕克和交换不稳定性。
2006-07-11 astro-ph
Thermonuclear Stability of Material Accreting onto a Neutron Star
我们提出了一个全球性的线性稳定性分析的核燃料积累的表面上的吸积中子星，我们确定的条件下，热核爆发被触发。分析再现了所有公认的制度的氢和氦爆发，此外还表明，在高吸积率，稳定燃烧的极限附近，有一个制度的“延迟混合爆发”，这是不同于更常见的"提示混合爆发“。在延迟混合爆发中，大部分燃料在爆发被触发之前稳定燃烧。因此，爆发具有较长的重现时间，但同时具有较小的注量。因此，参数α（它测量通过吸积释放的能量与通过爆发中的核反应产生的能量的比率）比瞬发爆发大一个数量级。在稳定燃烧的阈值附近，α的这种增加已经在观测中看到。我们探索了大范围的质量吸积率，中子星半径和核心温度，并计算了各种突发属性。通过与数据的初步比较，我们认为爆发中子星可能有热的核心，T_{core} >~ 10^{7.5} K，这与通过改进的URCA或类似的低效率过程进行的内部冷却相一致，而不是像直接URCA过程所预期的T_{core} ~ 10 ^7 K。也有迹象表明，中子星的半径有点小<~ 10公里。这两个结论都需要通过比较更仔细的计算和更好的数据来证实。
2003-08-22 astro-ph
Thermonuclear Flame Spreading on Rapidly Spinning Neutron Stars: Indications of the Coriolis Force?
在热核X射线爆发的强度上升过程中，毫秒周期的亮度振荡可能是由恒星表面上方位不对称的、不断扩大的燃烧区域引起的。在强度上升期间的振荡幅度的时间演化编码了热核火焰如何在恒星表面传播的信息。这一过程取决于吸积燃烧层的性质、表面流体运动和表面磁场结构，因此可以提供对这些恒星性质的深入了解。我们提出了两个例子，从不同的来源，显示在强度上升的振荡幅度下降的爆发。使用理论建模，我们表明，所观察到的振幅演化的这些突发是没有很好地描述了一个均匀膨胀的圆形燃烧区域。我们进一步表明，通过在我们的模型中包括科里奥利力的显着方面（如Spitkovsky，Levin和Ushomirsky所描述的），我们可以定性地再现所观察到的演化曲线。我们的建模表明，爆炸振荡振幅的演化结构是敏感的火焰传播的性质，而实际的振幅值可以是非常有用的约束一些源参数。
2007-08-27 astro-ph
A Remarkable Three Hour Thermonuclear Burst From 4U 1820-30
本文对Rossi X射线定时探测器（RXTE）从低质量X射线双星（LMXB）4U 1820-30观测到的一次约3小时长的X射线爆发（"超级爆发“）进行了详细的观测和理论研究。这是有史以来从这个来源观察到的最长的X射线爆发，也许是有史以来从任何来源观察到的最长的细节之一。我们表明，超级爆发是热核起源。吸积驱动通量的水平以及~1.5 x 10^{42}尔格的总能量释放表明氦不可能是超级爆发的能量来源。我们概述了有关的物理碳生产和燃烧的氦吸积中子星和目前的碳层的热演化和稳定性的计算，并表明，这一过程是最有可能的解释超级爆发。我们表明，对于大柱的吸积碳燃料，在碳燃烧层中释放的能量的很大一部分作为中微子辐射出去，从燃烧层传导的热量大部分向内流动，只有在比观察到的爆发更长的时间尺度上才被释放。因此，释放的能量可能超过X射线中观察到的能量的十倍以上。在超级爆发的光谱分析显示，存在一个广泛的发射线之间的5.8 - 6.4千电子伏和边缘在8 - 9千电子伏可能是由于反射的爆发通量从内部吸积盘在4U 1820-30。我们相信这是第一次在X射线爆发的光谱中明确检测到这样的特征。
2001-10-29 astro-ph
Thermonuclear (type-I) X-ray bursts observed by the Rossi X-ray Timing Explorer
利用Rossi X射线定时探测器，我们收集了1187个来自48颗吸积中子星的热核（I型）X射线爆发样本，时间跨度超过十年。样本包含三个理论点火制度中的两个的例子和第三个的可能例子。我们提出了一个详细的分析的变化的突发配置文件，能量，复发时间，光球半径膨胀的存在下，和存在的突发振荡，作为吸积率的函数。我们估计了35个表现出径向膨胀爆发的源的距离，发现这种爆发的峰值通量通常变化13%。我们根据爆发性质将源分为两大类：长爆发和短爆发（表明混合的H/He吸积），以及持续短爆发（主要是He吸积）。在>0.06 Mdot_Edd（>~ 2 E37 erg/s）时观察到的两组爆发率的降低与持续光谱状态的转变有关，并且（如先前所建议的）可能与稳定He燃烧的作用增加有关。我们发现了间隔小于30分钟的爆发的例子，包括爆发三胞胎甚至四胞胎。我们描述了16个突发振荡源中的13个的振荡幅度，以及检测到振荡的突发的阶段和性质。爆发特性与爆发振荡频率相关;<400 Hz的源通常具有一致的短爆发，而更快速旋转的系统具有长和短爆发。这种相关性表明，无论是剪切介导的混合占主导地位的突发性能，或质量供体的性质（因此演化历史）的长期自旋演化的影响。
2008-06-17 astro-ph
Millisecond Oscillations During Thermonuclear X-ray Bursts
我回顾了在热核X射线爆发期间观察到的毫秒级亮度振荡的基本现象学和理论，从大约70个吸积中子星中的13个低质量X射线双星。令人信服的观测表明，振荡是由快速旋转的中子星表面亮度模式产生的。然而，仍然需要理解的是：（1）为什么在X射线爆发期间产生它们的亮度模式持续长达15 s，而燃烧应该在不到1 s的时间内覆盖整个表面;（2）为什么在爆发过程中频率向上漂移约5 Hz。这些特性可能可以通过考虑燃烧引起的表面层膨胀、赤道和两极之间的压力梯度形成的纬向流以及在表面海洋中激发的Rossby-Alfven模式来解释。通过下一代X射线计时任务，可以进一步了解中子星表面的燃烧过程，这将提供更大的振荡源样本，探测由中子星海洋中应激发的模式谱产生的边带信号，并测量振荡剖面中的谐波结构。这些观测对于测量中子星的自转速率分布、在吸积海洋中不稳定核燃烧的进展以及中子星周围时空的曲率都是至关重要的。
2004-03-16 astro-ph
Propagation of thermonuclear flames on rapidly rotating neutron stars: extreme weather during type I X-ray bursts
我们分析了在海洋中的吸积，快速旋转，在LMXB的非磁性中子星在I型X射线爆发的全球流体动力学流。我们的分析考虑了恒星的快速旋转和爆发期间燃烧的海洋的抬升。我们发现了一个新的制度，蔓延的核燃烧前，在那里的火焰进行沿相干剪切流穿过前面。如果湍流粘性较弱，火焰传播速度约为20 km/s，而如果湍流粘性在动力学上很重要，火焰速度会增加，当涡流翻转频率与科里奥利参数相当时，火焰速度会达到最大值，约为300 km/s。我们表明，由于旋转减少重力，热核失控很可能开始在赤道。赤道带首先被点燃，然后火焰从赤道传播到两极。不均匀冷却（赤道第一，两极第二）驱动强大的纬向电流，这可能是不稳定的形成的超导型涡旋，我们推测，这些涡旋负责调制的X射线通量的尾巴，一些爆发。我们认为，强带状电流的调制频率的X射线通量的影响，并表明，在一些突发中观察到的频率漂移的大值可以占我们的模型结合均匀的径向膨胀模型。此外，如果不均匀性被捕获在传播燃烧前沿周围的前向带状流中，则在爆发上升期间可以检测到具有大频率范围（~25-500 Hz）的啁啾。我们认为，MHD发电机内燃烧的前端可以产生一个小规模的磁场，这可能会强制垂直刚性流在前面的尾流，可以解释的连贯性振荡的突发尾部。
2001-08-04 astro-ph
Spin Down of Pulsations in the Cooling Tail of an X-ray Burst from 4U 1636-53
我们报告的发现与正比计数器阵列（PCA）板载罗西X射线定时探测器（RXTE）的X射线爆发的冷却尾部的X射线亮度振荡的频率降低从4U 1636-53。这是在热核爆发期间看到的脉动自旋下降的第一个直接证据。我们发现，自旋下降情节是相关的外观在这个突发的延长尾巴的排放。我们提出了时间分辨的能量和变异性谱在此爆发，并将它们与第二次爆发的结果进行比较，既没有显示自旋下降情节，也没有延长尾巴。对"自旋下降“爆发的光谱演化研究揭示了弱半径膨胀的第二个特征，这在其他爆发中看不到，并与自旋下降事件相关，这可能表明次级热核能量释放。我们在角动量守恒壳层的背景下解释了自旋下降事件，该壳层通过额外的热核能量释放而重新膨胀并因此自旋下降，这也可以解释延长的X射线尾部。
1999-07-21 astro-ph
Helium-rich thermonuclear bursts and the distance to the accretion-powered millisecond pulsar SAX J1808.4-3658
我们分析了Rossi X射线定时探测器对吸积驱动的401 Hz脉冲星SAX J1808.4-3658的观测，以精确确定源距离。虽然从1996年开始观测到的五次瞬时爆发的通量在不确定性范围内是恒定的，但爆发间隔变化很大，因此时间平均通量（和吸积率）下降了约40%。通过将时间平均X射线通量与引力辐射的预期质量传递速率相等，我们得出了3.4 kpc的距离下限。结合上限，假设在2002年10月爆发期间观察到的四个半径膨胀热核爆发最多达到纯He大气的爱丁顿极限，我们发现源的可能距离范围为3.4-3.6 kpc。基于对应物的光学/IR性质，隐含的倾斜度为i<~30度。我们比较了性质的爆发与点火模型。爆发之间的时间足够长，热CNO燃烧显着消耗吸积的氢，使点火发生在一个纯氦层下面的稳定的氢燃烧壳。这是第一次，这种燃烧制度已被安全地观测确定。观察到的爆发能量给出点火时的平均氢分数<X>约为。0.1，并要求吸积氢分数X_0与CNO金属度Z_CNO之间的关系为Z_CNO = 0.001。0.03（X_0/0.7）^2.我们表明，在这种燃烧制度，测量的爆发复发时间和能量允许本地吸积率到恒星上的吸积组合物独立确定，给出了一个新的方法来估计源的距离，这是在良好的协议与我们的其他估计。
2006-07-11 astro-ph
The Amplitude Evolution and Harmonic Content of Millisecond Oscillations in Thermonuclear X-ray Bursts
本文对低质量X射线双星中弱磁化中子星热核X射线爆发过程中振荡的振幅和轮廓进行了全面的观测和理论分析。我们的样品包含59个振荡，从六个来源观察与罗西X射线定时探测器。我们研究的振荡主要发生在爆发的衰减部分，每次持续几秒钟。我们发现，振荡是高达15%的下降过程中的爆发，他们出现和消失，由于其分数振幅的内在变化。然而，振幅的最大值与爆发中的潜在通量无关。我们推导出每个振荡训练的折叠轮廓来研究脉冲形态。振荡的平均均方根振幅为5%，尽管食源MXB 1659-298通常在弱爆发中产生10%的振荡。我们还从每个源的所有振荡产生组合配置文件。使用这些脉冲配置文件，我们把谐波和半频信号的分数振幅的上限分别为0.3%和0.6%（95%置信度）。然后，我们比较脉冲形态的理论配置文件从模型与一个或两个对映明亮的区域上的旋转中子星的表面。我们发现，如果一个明亮的区域是目前的恒星，它必须要么位于附近的旋转极或覆盖近一半的中子星，以符合观察到的谐波信号的缺乏。如果存在对跖斑图，那么热区一定是在非常靠近旋转赤道的地方形成的。我们将讨论这些几何约束如何挑战目前的模型，生产的亮度变化的表面上的中子星。（节略）
2002-10-29 astro-ph
Periodic Thermonuclear X-ray Bursts from GS 1826-24 and the Fuel Composition as a Function of Accretion Rate
我们分析了1997年11月至2002年7月期间Rossi X射线计时探测器观测到的来自GS 1826-24的24个I型X射线爆发。1997-98年间观察到的爆发与5.74 +/- 0.13小时的稳定复发时间一致。GS 1826-24的持续强度在1997-2000年间增加了36%，此时爆发间隔已降至4.10 +/- 0.08小时。2002年7月复发时间再次缩短，在3.56 +/- 0.03小时。每个时期内的爆发在整个大约有非常相同的光变曲线。150 s的爆发持续时间;从峰值开始的初始衰减时间尺度和爆发通量都随着持续通量的上升而略有增加。爆发复发时间的减少与Mdot^（-1.05+/-0.02）成比例（其中假设Mdot与X射线通量成线性比例），因此积分的持续通量和爆发通量之间的比率α与Mdot成负相关。α的平均值为41.7 +/- 1.6。α值和长的爆发持续时间都表明氢在爆发期间通过快速质子（rp）过程燃烧。α随Mdot的变化意味着氢在爆发之间稳定燃烧，需要太阳吸积层中的金属丰度（Z ~ 0.02）。我们发现，太阳金属丰度点火模型自然再现观测到的爆发能量，但不匹配观测到的复发时间和爆发通量的变化。低金属丰度模型（Z ~ 0.001）再现了观察到的复发时间和通量趋势，但被α的变化排除在外。我们讨论了可能的解释，包括额外的加热之间的爆发，或所覆盖的中子星的部分与Mdot的吸积燃料增加。
2003-10-02 astro-ph
A non-PRE double-peaked burst from 4U 1636-536: evidence for burning front propagation
分析了Rossi X射线定时探测器（RXTE）正比计数器阵列（PCA）对低质量X射线双星（LMXB）4U 1636- 536双峰爆发的观测数据，没有发现光球半径膨胀（PRE）的证据。我们发现，即使光球层没有膨胀，恒星上的X射线发射区域也会随着爆发的进行而增加。我们认为，这是一个强有力的迹象热核火焰蔓延在恒星表面在这样的爆发。我们提出了一个模型，这样的双峰爆发，热核火焰传播的基础上，可以定性地解释他们的基本特征，以及这些突发的罕见性。
2005-12-03 astro-ph
A half-a-day long thermonuclear X-ray burst from KS 1731-260
我们报道了一次大约12小时长的低质量X射线双星KS 1731-260的X射线耀斑。耀斑的上升时间小于13分钟，呈指数下降，衰减时间为2.7小时。耀斑辐射可用峰值温度为2.4 keV的黑体辐射来描述。事件释放的总能量为10^{42}尔格（假设距离为7千秒差距）。耀斑具有热核X射线爆发（所谓的I型X射线爆发）的所有特征，除了它的持续时间很长，因此释放的能量很大（比这个源的正常I型X射线爆发长1500-4000倍，能量多250-425倍）。耀斑之前有一个短而弱的X射线爆发，可能是I型。在爆发前数天至数周，I型X射线爆发的发生率约为每天3次。然而，在耀斑之后，I型X射线爆发至少停止了一个月，这表明超级爆发影响了I型爆发行为。在非爆发期，持续性排放没有显著差异。我们将这一事件的特征与在其他来源（4U 1735-44，4U 1820-30，4U 1636-53，Ser X-1，GX 3+1）中看到的类似长X射线耀斑，即所谓的超级爆发进行了比较。从KS 1731-260看到的事件是迄今为止报道的最长的事件。我们讨论了两种可能的机制，可能会导致这些超爆，不稳定的碳燃烧（如最近提出的）和电子捕获的质子与随后捕获的中子的重核。
2001-11-14 astro-ph
The Energy Dependence of Millisecond Oscillations in Thermonuclear X-ray Bursts
我们用Rossi X射线定时探测器研究了在吸积弱磁化中子星热核X射线爆发衰减过程中观测到的51个通量振荡的能量分辨脉冲轮廓。我们发现，分数均方根振幅的振荡增加作为能量的函数由0.25%/keV至0.9%/keV之间的3-20 keV，并在13-20 keV带高达20%。我们还表明，在较高的能量带中观察到的脉冲一般落后于那些在较低的能量带的0.002周期/keV至0.007周期/keV之间的3-20 keV。这相当于最低和最高能带之间的0.03-0.12周期的总延迟，或时间延迟的范围从100-200 μ s。然后，我们模拟的振荡所产生的快速旋转的中子星的表面上的温度模式的通量变化。在这个框架中，我们发现，在脉冲振幅与光子能量的增加可以解释，如果在中子星较冷的地区在较低的能带发射，减少那里的通量变化。另一方面，由中子星的快速旋转引起的多普勒频移应该使硬脉冲先于软脉冲约0.05个周期（100 μ s），这与观测结果相反。这表明，来自恒星表面的光子在到达观测者之前，经过了热电子日冕的再处理。
2003-02-28 astro-ph
The Frequency Stability of Millisecond Oscillations in Thermonuclear X-Ray Bursts
我们用Rossi X射线定时探测器分析了I型X射线爆发期间观测到的毫秒振荡的频率演化，以建立振荡机制的稳定性。我们的样本包含68个脉冲序列，在对来自8颗吸积中子星的159个爆发的搜索中检测到。作为第一步，我们确认的振荡通常漂移向上的频率约1%的表观饱和频率。先前注意到的异常，例如随着振荡消失而向较低频率漂移（“自旋下降”事件），以及两个信号同时出现在相隔几Hz的频率上的情况，发生在5%的振荡中。在验证了普遍接受的描述的爆发振荡，我们继续研究的连贯性的振荡在个别突发，和分散的渐近频率在突发观察超过五年。在短时间尺度上，我们发现，30%的振荡列不出现在相位上的顺利发展。这表明，两个信号同时存在，频率差太小而无法分辨（< 1 Hz），频率演变是不连续的，或者发生离散相位跳变。在年的时间尺度上，振荡的最大频率表现出< 0.004的分数色散。在4U 1636-536的情况下，这种色散与已知的轨道相位无关，这表明除了轨道多普勒频移之外，还有一种机制阻止了振荡看起来完全稳定。我们解释这些结果的假设下，振荡起源于从这些旋转的中子星的表面发射的各向异性。（节录）
2002-08-01 astro-ph
Thermonuclear Burning on Rapidly Accreting Neutron Stars
质量转移双星中的中子星从其同伴的表面吸积富含氢和氦的物质。这篇文章简单地解释了与这种材料最终如何融合形成更重的原子核相关的物理学，以及与热不稳定热核反应相关的时间依赖现象（如I型X射线爆发）的观测。我们解释了结果如何依赖于吸积物质的组成，吸积率和质量，半径和热状态的中子星。我们还介绍了许多新的解析关系，便于比较的观察和计算结果。在解释了球对称吸积到中子星上的核燃烧之后，我们讨论了非对称燃烧的可能性。特别是，我们讨论了一些奥秘EXOSAT观测I型X射线暴，以及如何解决这些难题可能在于考虑恒星周围的核燃烧前沿的横向传播。要充分理解这个问题，需要了解以前被忽略的参数，如恒星上新鲜燃料的分布、磁场强度和恒星自转。最近RXTE对爆发子的观测可能最终会告诉我们其中的一些参数。
1997-09-10 astro-ph
The reactions and ashes of thermonuclear explosions on neutron stars
本文报道了一个吸积中子星上的详细的rp过程反应流和由此产生的I型X射线爆发的灰烬。它是通过将298同位素反应网络耦合到自洽的一维模型计算中获得的，其中常数吸积速率为dM/dt=1.0e17g/s（0.09 Eddington）。
2004-08-04 astro-ph
Future Probes of the Neutron Star Equation of State Using X-ray Bursts
利用美国宇航局的罗西X射线定时探测器（RXTE）进行的观测发现了12个低质量X射线双星（LMXB）热核X射线爆发期间的快速（200 - 600 Hz）、相干X射线强度振荡（以下简称“爆发振荡”）。毫无疑问，这些振荡是由来自中子星表面的热核爆发通量的自旋调制引起的。在RXTE揭示的新的计时现象中，爆发振荡可能是最好理解的，因为它们的许多属性可以在这个相对简单的模型框架内解释。正因为如此，爆发振荡的详细建模可以是中子星结构的一个非常强大的探测器，因此超核密度物质的状态方程（EOS）。这些新发现激发了许多关于中子星热核燃烧和传播的新理论工作，因此，在不久的将来，认为燃烧中子星随时间变化的通量的详细物理模型将可用于与未来大收集面积X射线定时天文台观测到的脉冲轮廓进行比较是合理的。此外，最近的高分辨率爆发光谱与XMM/牛顿表明存在红移的吸收线从中子星表面在爆发。这为大面积、高光谱分辨率的X射线爆发测量作为中子星结构的精确探测提供了可能。在这项工作中，我将探讨的精度与中子星结构的限制，因此致密物质状态方程，可以与这些计划的实施。
2004-01-22 astro-ph
Discovery of SAX J1753.5-2349 and SAX J1806.5-2215: two X-ray bursters without detectable steady emission
我们报告了BeppoSAX-WFC发现的两个新的X射线源，只有在爆发：SAX J1753.5-2349和SAX J1806.5-2215。对于这两个源，在爆发事件周围的3 × 10**5 s内，未检测到高于5 mCrab（2至8 keV）上限的稳定发射。从SAX J1753.5-2349检测到的单个爆发显示出光谱软化和2.0 keV的黑体色温。根据与其他来源的爆发的类比，爆发很可能起源于中子星上的热核闪光。在SAXJ1806.5 -2215探测到的两个爆发中的第一个没有显示出光谱软化，不能被确认为热核闪光。
1998-02-24 astro-ph
Evidence for Harmonic Content and Frequency Evolution of Oscillations during the Rising Phase of X-ray Bursts from 4U 1636-536
我们报告了一项研究，研究了使用Rossi X射线定时探测器（RXTE）上的正比计数器阵列（PCA）观察到的4 U 1636--536的X射线爆发上升阶段期间爆发振荡特性的演变。我们提出的证据显着的谐波结构的突发振荡脉冲在早期上升阶段的突发。这是第一次在爆发上升振荡中探测到这种现象，并且对于约束中子星的结构参数和中子星核心物质的状态方程模型具有有趣的意义。谐波含量的检测，只有在爆发上升的初始部分出现一致的理论预期，随着时间的热核燃烧区域变得更大，因此基波和谐波振幅都减少。我们还发现，第一次从这个来源，在突发上升的频率增加的强有力的证据。谐波含量的定时行为，振幅和频率的突发上升振荡可能是重要的理解热核火焰的蔓延下的极端物理条件下的中子星表面。
2005-12-03 astro-ph
An unusual precursor burst with oscillations from SAX J1808.4-3658
我们报告发现一个不寻常的，弱的热核X射线爆发的前兆从吸积毫秒脉冲星SAXJ1808.4 -3658。我们在2002年10月19日用罗西X射线定时探测器（RXTE）的正比计数器阵列（PCA）观测到了这个爆发。前体开始约1秒前的一个强大的半径膨胀爆发，持续约0.4秒，并表现出强烈的振荡在401赫兹的自旋频率。在前兆和主爆发之间的大约0.5秒间隔内没有检测到振荡。前兆的峰值光子通量和能量注量分别约为主爆发的1/25和1/500。从联合光谱和时间模拟，我们发现，一个不断扩大的燃烧区域与旋转的中子星表面上的相对较低的温度可以解释的振荡，以及相对于爆发的主要部分的前体的模糊。我们讨论了我们的发现对中子星上热核火焰的点燃和蔓延的影响。
2006-10-20 astro-ph
Thermonuclear Burning on the Accreting X-Ray Pulsar GRO J1744-28
研究了吸积X射线脉冲星GRO J1744-28核燃烧的热稳定性。中子星的偶极磁场<3 \times 10^{11} G，如果持续的上旋意味着磁层半径小于共旋半径。在推断出中子星的性质后，我们研究了氢/氦燃烧的热稳定性，并表明热核不稳定性不太可能是在非常高的吸积率下每小时爆发的原因。然后，我们讨论了热核燃烧的稳定性如何依赖于全球吸积率和中子星的磁场强度。我们强调，不稳定的出现（即，无论它看起来像是I型X射线爆发还是持续几分钟的耀斑）将产生关于中子星表面磁场和磁场在对流中的作用的关键信息。我们认为，吸积盘中的热不稳定性是长（~300天）爆发的起源，这些爆发的重现时间是>50年。我们还讨论了双星的性质，指出伴星的速度测量（很可能是一颗m_K>17的充满罗氏瓣的巨星）将限制中子星的质量。
1996-09-23 astro-ph
Atomic Spectral Features During Thermonuclear Flashes on Neutron Stars
Cottam，Frerrels和Mendez测量的低质量X射线双星EXO 0748-676中子星（NS）的引力红移依赖于I型爆发期间吸收线的识别，即来自氢Fe的H $α$线。我们表明，铁是目前以上的光球只要$\dot M>4\times 10^{-13}M_\odot {\rm yr^{-1}}$在爆发。在此极限下，对于太阳丰度的入射物质，总Fe柱为$N_{\rm Fe}\approx 3\times 10^{19}{\rm cm^{-2}}$，并且仅取决于质子谱的核物理。Fe的破坏产生了许多重元素与$Z<26$，这可能会印记光电离边缘的NS光谱在半径膨胀事件或在一个突发冷却尾部。探测到这些特征与Fe的特征相一致，将证实红移测量。我们也开始解决辐射转移问题，并发现，一个集中的铁层与$kT=1.2-1.4 {\rm keV}$和柱$N_{\rm Fe}= 7-20 \times 10^{20} {\rm cm}^{-2}$（取决于线的深度）以上的较热的连续光球需要创建H $α$线所观察到的强度。该估计必须通过考虑非LTE效应以及谐振线传输来细化。在这些工作完成之前，我们不能说来自吸积和散射的铁柱是否与观测结果相矛盾。我们还表明，类氢铁可能会留在光球由于辐射悬浮从高爆发通量。
2003-05-22 astro-ph
Signature of Temporary Burning Front Stalling from a Non-Photospheric Radius Expansion Double-peaked Burst
非光球半径膨胀（non-PRE）双峰爆发可以用热核火焰在中子星表面的扩散（和暂时停滞）来解释，正如我们在先前假设极地点火的爆发研究中所论证的那样。在这里，我们分析罗西X射线定时探测器（RXTE）的正比计数器阵列（PCA）的数据，这样的爆发（但与前一个有很大不同的强度轮廓）从低质量X射线双星（LMXB）系统4U 1636-536，并表明该模型可以定性地解释观测到的爆发轮廓和光谱演化，如果我们假设一个离极，但高纬度的点火，与前一次爆发相比，燃烧锋在更高的纬度上失速。离极点火可以解释从这次爆发中检测到的毫秒周期亮度振荡。这是第一次从这样的爆发中看到振荡。我们的模型可以定性地解释在第一个（较弱）峰期间测量的振荡幅度，以及在第二个峰期间没有振荡。更高纬度的锋面失速有助于首次清楚地探测到这种失速的特征，这是这项工作的主要结果，并可能有助于理解中子星上热核火焰的传播。
2006-03-16 astro-ph
Constraints on Neutron Star Parameters from Burst Oscillation Light Curves of the Accreting Millisecond Pulsar XTE J1814-338
详细模拟低质量X射线双星热核爆发期间的毫秒级亮度振荡可以提供有关中子星结构的重要信息。到目前为止，这个想法的实施还没有完全成功，主要是因为在突发振荡光变曲线的谐波含量可以忽略不计。然而，最近从吸积毫秒脉冲星XTE J1814-338发现的非正弦脉冲振荡光变曲线改变了这种情况。因此，我们第一次利用这个机会来约束中子星的参数。在我们对22个爆发的光变曲线的详细研究中，我们用包含光弯曲和标架拖曳的完全广义相对论模型拟合爆发振荡光变曲线，并利用实际状态方程数值计算了中子星的结构。我们发现，对于我们的模型和参数网格值，在90%置信水平下，XTE J1814-338中中子星的Rc ^2/GM > 4.2。我们还发现，从热核闪光的光子出来，通过层的吸积物质的条件下符合汤姆逊散射，并表明，二级伴星是一个氢燃烧的主序星，可能膨胀（可能是由于X射线加热）。
2004-10-11 astro-ph
Formation of Resonant Atomic Lines during Thermonuclear Flashes on Neutron Stars
受EXO 0748-676（Cottam，Sperrels & Mendez）I型X射线爆发期间红移Fe H $α$线测量的启发，我们研究了爆发中子星（$k_BT_{\rm eff} \approx 1-2 {\rm keV}$）光球层上方Fe原子线的形成。讨论了斯塔克展宽、共振散射和能级布居对类氢Fe H $α$、Ly $α$和P $α$线形成的影响。从观测到的Fe H $α$线的等效宽度，我们发现了一个隐含的Fe柱$1-3 \times 10^{20} {\rm cm}^{-2}$，它比Bildsten，Chang和Birrels的吸积/溅射模型计算的Fe柱大3-10倍。我们还估计，隐含的铁柱是约2-3倍，大于一个统一的太阳金属丰度大气。我们讨论了旋转增宽的影响，并发现\EXO的旋转速率必须是缓慢的，证实了最近的测量45赫兹的爆发振荡的Villarreal和Strohmayer。当H $α$ EW为10 eV（红移8 eV）时，Fe Ly $α$ EW $\approx$为15-20 eV（红移11-15 eV），P $α$ EW $\approx$为4-7 eV（红移3-5 eV）. Ly $α$线旋转加宽至深度为$\approx 10%$，使得难以用{ \it Chandra}观察。我们还表明，辐射悬浮可能支持的Fe柱需要解释的线。
2005-05-03 astro-ph
X-ray Transients from X-ray Binaries to Gamma Ray Bursts
我们讨论三类X射线瞬变，以突出三种新类型的瞬变发现与宽视场相机板载BeppoSAX。首先是与爆发中的低质量X射线双星有关的瞬变，通常持续数周至数月，并在几个太阳质量下达到爱丁顿极限的光度。最近，在这类双星中发现了另一个爆发的子类，它们比典型的几小时到几天要暗一个数量级，持续时间也短。我们讨论它们是否构成一个单独的子集的X射线二进制。第二类X射线瞬变是X射线爆发。中子星上的热核爆炸（I型X射线爆发）通常持续数分钟或更短时间，我们发现了第二种类型（称为超级X射线爆发），持续数小时。它们与中子星大气层更深处的热核爆炸有关，可能是在正常X射线爆发的核灰烬上燃烧。第三类是发生在银河系所有纬度的神秘的快速X射线瞬变。我们发现，明亮的只有两种类型：要么是附近的日冕源（持续数小时），要么是所谓的X射线闪光（持续数分钟）。新的类别，X射线闪光，可能是一种新型的宇宙爆炸，介于超新星和伽马射线暴之间，或者它们可能是高度红移的伽马射线暴。因此，这三类X射线瞬变都有两种形式：长和短。
2001-12-14 astro-ph
Stellar explosions: from supernovae to gamma-ray bursts
评述了目前对核塌缩和热核超新星的认识。讨论了揭示宇宙伽马射线暴（GRB）本质的最新进展，重点讨论了几种GRB与恒星爆炸的高能子类Ib/c型核心坍缩超新星的明显联系。这种关系提供了强有力的证据，证明伽玛暴现象与大质量恒星演化的最后阶段有关，并可能与中子星和黑洞的形成有关。
2004-10-14 astro-ph
Experimental measurements of the O15(alpha,gamma)Ne19 reaction rate and the stability of thermonuclear burning on accreting neutron stars
近距离双星系统中的中子星经常从它们的伴星吸积物质。在中子星的大气层中，吸积物质的热核点火导致热核爆炸，根据吸积率，热核爆炸被观察为周期性地在数小时和数天之间发生的X射线爆发。点火条件的特点是由一个敏感的相互作用之间的增长率的燃料供应和其耗尽率的核燃烧在热CNO循环和rp过程。对于吸积率接近稳定燃烧的爆发点火，因此，严重依赖于热CNO爆发反应，O 15（α，γ）Ne 19，调节热CNO循环和快速质子捕获过程之间的流量。直到最近，O 15（α，γ）Ne 19-反应速率还不为实验所知，理论估计值具有很大的不确定性。在本文中，我们进行了参数研究的不确定性，这反应速率和确定的天体物理后果的第一次测量这反应速率。我们的研究结果证实了早期的预测，并表明，理论上燃烧仍然不稳定的吸积率附近的爱丁顿限制，在天文观测。
2007-05-07 astro-ph nucl-ex
On burning regimes and long duration X-ray bursts
吸积在中子星上的氢和氦经历热核燃烧。爆炸燃烧被观察为I型X射线爆发。我们描述了不同的燃烧制度，并专注于一些目前的理论和观测之间的不一致。特别令人感兴趣的是罕见的X射线爆发，如碳燃料超级爆发和氦燃料中长X射线爆发。这些爆发被认为起源于中子星包层的更深处，因此它们是地壳热性质的探测器。我们研究了用宽场仪器INTEGRAL-ISGRI和Swift-BAT观测超暴的可能性。我们发现只有最亮的爆发才能被探测到。
2008-11-27 astro-ph
A peculiar type-I X-ray burst from GRS 1747-312
我们报告了Rossi X射线定时探测器偶然探测到的一个长而特殊的X射线爆发，其定位与一个已知的X射线爆发（GRS 1747-312）一致，并且发生在该源静止时。这个奇特的特征与中子星光球的强烈半径膨胀有关，这种膨胀不是在爆发开始后的几秒钟内发生的，而是在20秒之后发生的，这在半径膨胀爆发中是标准的。这表明中子星的两个不同的层可能经历了热核逃逸：富氢层和贫氢层。延迟的原因可能与源静止有关。
2003-07-02 astro-ph
Type I X-ray Bursts at Low Accretion Rates
中子星表面引力很强，重元素的沉积时间尺度很短。最近观察到的不稳定热核燃烧（观察X射线爆发）表面的缓慢吸积中子星（$< 0.01$的爱丁顿率）促使我们研究如何沉积的CNO同位素影响这些爆发的点火。我们进一步估计使用一个简单的单区模型与完整的反应网络的突发发展。我们报告了一个弱H闪光的质量吸积率区域。这样的闪光可以导致一个大的水库的He，不稳定的燃烧，这可以解释一些观察到的长爆发（持续时间$\sim 1000$ s）。
2006-11-02 astro-ph
On the Amplitude of Burst Oscillations in 4U 1636-54: Evidence for Nuclear Powered Pulsars
利用Rossi X射线定时探测器（RXTE）对低质量X射线双星（LMXB）4U 1636-54的一次热核X射线爆发过程中的581 Hz振荡进行了研究。我们认为，大的脉冲振幅附近爆发发病和光谱证据的结合，在上升期间的本地化发射强烈支持旋转调制的振荡机制。我们讨论如何自旋调制振幅，脉冲轮廓和脉冲相位光谱的理论解释可以提供中子星的质量和半径的约束。我们还讨论了这些研究结果的影响，拍频模型的kHz X射线变异LMXB。
1998-03-10 astro-ph
The Latitude of Type I X-Ray Burst Ignition on Rapidly Rotating Neutron Stars
我们研究了在快速旋转的吸积中子星上I型X射线爆发的纬度。我们发现，在一个广泛的吸积率，点火优先发生在赤道，在符合Spitkovsky等人的工作。然而，对于一个范围的吸积率低于临界速率以上的爆发停止，点火优先发生在较高的纬度。非赤道点燃发生的吸积率范围是中子星自旋频率的递增函数。这些发现对热核火焰传播有重要意义，它们可以解释为什么在爆炸上升期间检测到的振荡主要是当吸积率高。他们还支持Bhattacharyya和Strohmayer的建议，即非光球半径膨胀双峰爆发和不寻常的谐波含量的振荡上升过程中的一些爆发的结果从点火或附近的旋转极。
2007-01-24 astro-ph
Discovery of the Neutron Star Spin Frequency in EXO 0748-676
我们报告的结果搜索的爆发振荡热核X射线爆发期间的低质量X射线双星（LMXB）EXO 0748-676。利用Rossi X射线定时探测器（RXTE）上的正比计数器阵列（PCA），我们在该源的38个热核X射线爆发的平均功率谱中检测到45 Hz的振荡。我们计算了来自公共RXTE档案的38个X射线爆发的上升和衰减部分的1 Hz频率分辨率的功率谱。我们平均的1 Hz的功率谱，并检测到一个显着的信号在45 Hz的衰减阶段的爆发。在4 x 10^-8的显著性水平下检测到信号。在上升间期未检测到类似信号。在0.25 Hz分辨率下对振荡峰的拟合给出44.7 +/-0.06 Hz的频率和Q = 80 +/-18的振荡品质因数。平均信号幅度为3%（rms）。从EXO 0748-676探测到的45 Hz爆发振荡提供了令人信服的证据，证明这是该系统中中子星的自旋频率。我们使用推断的自旋频率来模拟来自中子星表面的吸收线的宽度，并且表明，只要中子星半径在约9.5-15 km的范围内，Cottam等人最近报道的来自EXO 0748-676的吸收线的宽度与45 Hz的自旋频率一致。在已知自旋频率的情况下，EXO 0748-676的线轮廓的精确建模对于约束致密物质状态方程具有很大的希望。
2004-09-15 astro-ph
