Orbital Parameters of Binary Radio Pulsars : Revealing Their Structure, Formation, Evolution and Dynamic History
射电双星的轨道参数揭示了射电双星形成和演化的历史,包括与其他天体的动力学相互作用。先进的技术使我们能够在大多数情况下准确地确定这些轨道参数。双中子星双星(特别是双脉冲星)的后开普勒参数的确定提供了GTR的干净测试,并在未来可能导致我们约束致密物质EoS。对于有MS或WD伴星的双星双星,了解双星和伴星的轨道参数值、自转周期和质量,可能有助于了解系统的演化历史。由于吸积过程中的潮汐耦合作用,中子星双星的轨道会发生圆化,它们的后代,即双星MSP,将处于圆轨道。另一方面,球状星团(GC)内部的致密恒星环境导致了单星与脉冲双星之间不同类型的相互作用。这些相互作用可以赋予脉冲星双星高偏心率。因此,在GC中获得偏心毫秒脉冲双星是很常见的,我们发现,“飞越”导致中间值的偏心率,而“交换”或“合并”导致高偏心率值。我们还表明,“电离”是不是很有效,在现阶段的GC。即使在没有这种恒星相互作用的情况下,如果脉冲星双星是一个等级三元系统的成员,那么毫秒脉冲星也可以由于Kozai共振而具有偏心轨道。PSR J1903+0327是银盘中唯一一颗偏心毫秒脉冲星双星,恒星间的相互作用可以忽略不计。这个系统是一个等级三元系统的成员或过去的GC协会的可能性已经研究,发现不太可能。
2011-02-03 astro-ph.SR
Two Millisecond Pulsars Discovered by the PALFA Survey and a Shapiro Delay Measurement
我们提出了两个毫秒脉冲星的发现,从PALFA调查的银河平面与阿雷西博望远镜。PSR J1955+2527是一颗孤立的脉冲星,周期为4.87 ms,PSR J1949+3106的周期为13.14 ms,与一颗大质量伴星组成一个1.9天的双星系统。他们的计时解决方案基于阿雷西博、格林班克、南赛和约德雷尔班克望远镜4年的计时测量,可以精确确定自旋和天体测量参数,包括精确确定它们的自行。对于PSR J1949+3106,我们可以清楚地检测到Shapiro延迟。由此我们测量到脉冲星的质量为1.47(+0.43/-0.31)太阳质量,伴星的质量为0.85(+0.14/-0.11)太阳质量,轨道倾角为i = 79.9(+1.6/-1.9)度,其中不确定性对应于+/- 1-σ置信水平。随着时间的推移,我们预计也能够检测到J1949+3106系统的近星点的进展。这种效应,加上夏皮罗延迟,最终将为这个系统提供非常精确的质量测量,并对广义相对论进行检验。
2012-08-06 astro-ph.SR
Orbital parameters of binary radio pulsars in globular clusters and stellar interactions
观测到的球状星团射电双星在偏心率-轨道周期平面上的分布可以解释为双星-单星相互作用的结果。我们的数值和分析研究表明,最高偏心率的双星在集群中可能是从交换和/或合并的一个单一的明星与一个二元组件,而中间偏心率系统可能是飞的结果。
2009-09-16 astro-ph.SR
Irradiation effect and binary radio pulsars with giant companions
本文利用MESA恒星演化代码研究辐照效应对带有巨星伴星的双星射电脉冲星参数空间的影响,发现辐照可显著扩展其参数空间并可能使亚毫秒脉冲星伴有巨星伴星,为相关观测提供指导。
2024-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Phase-locked modulation delay between the poles of pulsar B1055-52
我们提出了一个详细的单脉冲研究PSR B1055-52的基础上,在帕克斯射电望远镜的观测。射电辐射具有复杂的调制,其周期约为其旋转周期P(0.197s)的20倍,其相位和强度取决于脉冲经度。这种周期性在主脉冲(MP)和脉冲间(IP)之间表现出约2.5P的锁相延迟,被认为是脉冲星的两极。该延迟对应于许多倍于光圆柱半径的光行进距离。更复杂的调制被发现在MP内的时间尺度下降到约9 P,并且这些和主要调制在MP和IP表现出的(至少)7个分量上强烈变化。单脉冲发射的性质,其范围从平滑和纵向延伸到“尖峰”,也是依赖于组件的。尽管存在这些差异,MP和IP处的总脉冲强度分布在形状上几乎是相同的,这表明了共同的发射机制。为了解释这种复杂的调制,我们研究了一些物理模型,既有内在的(假设脉冲星是孤立的中子星)模型,也有外在的(利用星周物质来调制辐射)模型。每个模型都可能有重大的反对意见,因此这颗脉冲星的行为模式仍然是理论家面临的一个关键挑战。
2012-04-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Correcting for Interstellar Scattering Delay in High-precision Pulsar Timing: Simulation Results
由于引力波引起的光传播时间的变化可能在未来十年内通过毫秒级射电望远镜的精确计时而被探测到。消除频变星际介质(ISM)的色散和散射延迟是探测过程中的关键问题。目前的定时算法通常校正由于冷等离子体色散引起的时变延迟的脉冲到达时间(TOA)。然而,没有一个主要的脉冲星定时组校正由于ISM中多径传播的散射引起的延迟。散射在信号中引入频率相关的相位变化,这导致脉冲展宽和到达时间延迟。任何校正TOA星际传播效应的方法都必须基于多频测量,这些测量可以有效地将色散和散射延迟项与频率无关的扰动(例如由引力波引起的扰动)分开。循环光谱,首先由Demorest(2011)在天文学背景下描述,是一个潜在的强大工具,以帮助这种多频率分解。作为一个更全面的ISM传播延迟校正的一步,我们通过仿真证明,我们可以准确地恢复脉冲响应函数(IRF),如那些将引入多径散射,与现实的信噪比。我们证明,定时精度提高时,使用散射校正的TOA,在高信噪比和高度散射的信号的假设下。我们还表明,脉冲到脉冲的“抖动”的影响是不是一个严重的问题,IRF重建,至少对于抖动水平相比,在几个明亮的恒星。
2015-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The detectability of eccentric binary pulsars
对双星的研究提供了对各种物理理论的深入了解。由于脉冲星的轨道运动引起的脉冲信号的多普勒调制,对这种系统的检测是具有挑战性的。我们研究了偏心双星系统中不同类型伴星的灵敏度损失。这种敏感性的降低应考虑在未来的人口合成模型的二进制数。这种损失可以通过使用“加速搜索”算法部分地恢复,甚至更好地通过使用“加速-加加速度搜索”算法。
2014-01-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Using Binary Pulsars to Test Lorentz Symmetry in the Gravitational Sector
我回顾了一些主要的发展,在理论背景和实验中使用的二进制pixels探索当地的洛伦兹不变性的引力部门和可能的违反。
2013-10-28 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
2FGL J1653.6-0159: A New Low in Evaporating Pulsar Binary Periods
我们确定了一个轨道周期P_b= 4488 s的光学双星,它可能是费米源2FGL J1653.6-0159的对应物。虽然还没有探测到脉动,但源的性质与蒸发毫秒脉冲双星一致; P_b= 75 min是自旋动力系统的最低记录。伴星的加热面表现出相干的径向速度变化,当f(M)=1.60+/-0.05 M_sun时,振幅K=666.9+/-7.5 km/s。这种加热表明脉冲星的光度约为3x10^34 erg/s。颜色和光谱显示在二进制最小值处占主导地位的额外硬发射。其起源目前尚不清楚。这个系统类似于PSR J1311-3430,有一个低质量的贫氢伴星,一个密集的恒星风,可能还有一颗大质量的脉冲星。
2014-08-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Binary Pulsar J0737-3039: Evidence for a new core collapse and neutron star formation mechanism
脉冲双星J 0737 -3039是唯一已知的具有两个可观测脉冲星的系统,因此提供了一个独特的实验室来测试广义相对论和探索脉冲星物理。基于低离心率和在银道面内的位置,Piran & Svanov(2004,2005)认为脉冲星B有一个非标准的形成场景,几乎没有或没有质量喷射。他们还预测,该系统将有一个非常缓慢的自行。脉冲星计时测量(Kramer et al. 2006; Deller et al. 2009)证实了这一预测。最近对脉冲星A的自旋和双星轨道之间的对准的观测也与这种情况一致。对脉冲星B形成过程的详细模拟表明,它的前身星在坍缩前是一颗质量很大的O-Ne-Mg白矮星,被一个0.1-0.16 M_太阳的薄壳所包围。当白矮星坍缩形成一颗中子星时,这个包层被喷射出来。脉冲星B诞生时是一个缓慢的旋转体(旋转周期约为1秒),当脉冲星形成时,它的旋转方向改变为当前的方向。这一认识揭示了祖星的角动量演化,这是一个强烈影响的过程,与双伴星的相互作用。系统缓慢的自行也意味着系统必须经历一个质量转移阶段,在这个阶段中,恒星A将其质量的很大一部分转移到B上。
2013-08-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Modelling of the radio spectrum evolution in the binary pulsar B1259$-$63
本文首次尝试模拟PSR B 1259 $-$ 63脉冲星绕Be伴星运行时射电辐射谱的演化。正如Kijak et al.(Mon.没有R. Astron. Soc. 418:L114,2011 a)这个双星系统可以用来理解恒星的千兆赫兹峰值光谱的起源。该模型解释,至少定性地,观察到的光谱形状的变化取决于这个脉冲星的轨道相位。因此,我们的研究结果支持的假设,外部因素有一个显着的脉冲星观测到的无线电发射的影响。该模型还有助于我们理解一些非典型光谱形状(例如平坦或破碎的光谱)的起源。
2016-02-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Binary Pulsar B1259-63 Spectrum Evolution and Classification of Pulsar Spectra
最近发表的结果\citep{kijak2011b}指出了射电天文学频谱中一个新方面的证据。我们研究了与Be星LS 2883组成的独特双星PSR B1259-63的射电频谱,发现该脉冲星由于轨道运动而经历了频谱演化。我们提出了一个定性模型来解释这种演变。我们考虑了两种可能影响观测到的射电辐射的机制:自由-自由吸收和回旋共振。根据已发表的结果\citep{kijak2011a},发现了具有一种新型脉冲星射电光谱的天体,称为千兆赫兹峰值光谱(GPS)脉冲星。它们中的大多数被发现存在于非常有趣的环境中。因此,我们认为这种翻转现象与环境有关,而不是与射电发射机制有内在联系。注意到B1259-63光谱和GPS之间的明显相似性,我们认为这两种情况应该是相同的机制。因此,我们相信这一双星系统可以为理解孤立双星的千兆赫兹峰谱提供线索。使用相同的数据库,我们构建了选定的观测日的光谱,并获得不同类型的光谱。与现有的脉冲星光谱分类相比,出现了不同于射电星典型的简单幂律的各种光谱形状的出现,这可能是由中子星周围的环境条件引起的。
2012-12-04 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Observed Spin Distributions of Millisecond Radio and X-ray Pulsars
我们考虑目前观察到的各种类型的中子星的自旋分布,包括孤立的和二进制的射电毫秒双星在银河平面和球状星团系统,以及中子星在低质量的X射线二元系统的自旋速率是已知的通过相干脉动或爆发振荡。我们发现,孤立的和二进制的射电毫秒双星的自旋分布是统计上不同的,至少对于那些居住在球状星团,与二进制的毫秒双星平均更快的旋转。尽管观测偏差仍然影响着观测到的自旋分布,但这一结果很可能成立。一个可能的解释是,孤立的射电毫秒双星的平均年龄比双星系统中的要老。
2009-03-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Binary population synthesis of the Galactic canonical pulsar population
Swinburne University of Technology(斯威本科技大学);Cardiff University(卡迪夫大学);LaGuardia Community College, City University of New York(纽约市立大学拉瓜迪亚社区学院);York College, City University of New York(纽约市立大学约克学院)
本研究利用COMPAS双星族合成代码模拟银河系典型脉冲星群体,结合射电与费米伽马射线选择效应及诞生踢动,重现观测比例并确认银纬-Edot相关性源于诞生踢动。
2025-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
A precise mass measurement of the intermediate-mass binary pulsar PSR J1802-2124
PSR J1802-2124是一颗12.6毫秒的脉冲星,在一个16.8小时的双星轨道上,有一颗相对质量较大的白矮星(WD)伴星。这些性质使它成为中等质量脉冲双星系统(IMBP)的成员。自2002年发现这颗脉冲星以来,我们一直在为它计时。在绿岸望远镜的集中观测,加上帕克斯和南凯天文台的数据,使我们能够确定广义相对论夏皮罗延迟。这产生了脉冲星和白矮星的质量测量值,分别为1.24(11)和0.78(4)太阳质量(68%置信度)。脉冲星的低质量,WD伴星的高质量,短的轨道周期和脉冲星的自旋周期可以解释为系统在其演化过程中经历了一个共同的包络阶段。我们认为,选择效应可能有助于相对较少的已知IMBP。
2010-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Green Bank Northern Celestial Cap Pulsar Survey. VI. Timing and Discovery of PSR J1759+5036: A Double Neutron Star Binary Pulsar
绿岸北天球冠(GBNCC)巡天是一个350兆赫的全天巡天,使用罗伯特C。伯德格林班克望远镜。迄今为止,该调查已经发现了190多个射电暴,包括33个毫秒射电暴(MSP)和24个旋转射电瞬变(RRAT)。在巡天中发现了几颗奇异的脉冲星,其中包括PSR J1759+5036,这是一颗双脉冲星,自转周期为176毫秒,轨道周期为2.04天,离心率为0.3,投影半长轴为6.8光秒。利用七年的计时数据,我们能够测量一个后开普勒参数,近星点的推进,这使我们能够将系统的总质量限制在2.62(3)太阳质量。这个限制,连同自旋周期和轨道参数,表明这是一个双中子星系统,虽然我们不能完全排除脉冲星-白矮星双星。这颗脉冲星只在大约45%的观测中被探测到,很可能是由于闪烁。然而,需要额外的观察来确定是否有其他影响。
2021-07-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Understanding the evolution of close binary systems with radio pulsars
我们计算了由一颗中子星(表现为射电脉冲星)和一颗正常施主星形成的密近双星系统(CBS)的演化,它们要么演化为氦白矮星(HeWD),要么演化为超短轨道周期系统。我们认为,由于无线电脉冲星辐射的X射线辐射反馈和蒸发。我们表明,辐射反馈导致循环质量转移事件,允许CBSs之间观察到的条件下,在标准的,非辐照模型预测发生的低质量X射线二进制的二进制射电望远镜。这种行为解释了一个被称为红背星的食双星系统家族的存在。我们预测红背伴星应该几乎填满它们的罗氏叶,就像PSR J1723-2837中观察到的那样。这种状态也有可能用于具有更大轨道周期的系统。因此,伴星质量通常被解释为大于预期的产生HeWD的射电双星也可能导致这种{ \it准罗氏叶溢出}状态,而不是承载碳氧WD。我们发现初始轨道周期为$\mathrm{P_{i}<1}$ day的CBSs演化为红背。它们中的一些产生低质量HeWD,并且具有较短$\mathrm{P_{i}}$的亚组成为黑寡妇(BW)。因此,BW是从Redback演化而来的,尽管不是所有的Redback都演化成BW。有越来越多的观测证据支持BW星系是非常巨大的($\mathrm{\gtrsim 2\; M_{\odot}}$)。因为它们应该是红背的后代,所以红背的质量也应该非常大,因为大部分的质量在这个阶段之前就转移了。
2014-02-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Improving Binary Millisecond Pulsar Distances with Gaia
本文利用 Gaia DR2 对七个国际 PTA 毫秒脉冲星伴星的视差测量,结合 PTA 视差后验,将距离测量精度最高提升五倍,并初步探测到 J1843-1113 的伴星。
2022-10-19 astro-ph.IM astro-ph.SR
Lense-Thirring frame dragging induced by a fast-rotating white dwarf in a binary pulsar system
短周期偏心双星轨道上的射电双星可以用来研究引力动力学和双星演化。包含PSR J1141 $-$ 6545的双星系统包括一个大质量的白矮星(WD)伴星,它在引力束缚的年轻射电脉冲星之前形成。我们观察到这个脉冲星的轨道倾角的时间演变,我们推断是由牛顿四极矩和Lense-Thirring进动的快速旋转的WD导致的轨道的组合所造成的。Lense-Thirring进动是相对论性坐标系拖曳的一种效应,是广义相对论的一个预言。这一探测结果与WD从脉冲星祖先吸积物质的进化情景相一致,WD的旋转周期为$< 200$秒。
2020-01-30 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Improving Distances to Binary Millisecond Pulsars with Gaia
本研究利用 Gaia DR2/DR3 与 IPTA 脉冲星交叉匹配,结合伴星视差改进双脉冲星距离测量,发现 DR3 使视差提高 53%、距离提高 29%,并设定 3σ 检测阈值以确保关联可靠性。
2023-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Microarcsecond VLBI pulsar astrometry with PSRPI I. Two binary millisecond pulsars with white dwarf companions
与模型无关的毫秒双星(MSP)距离约束对射电双星的定时观测和伴星的多波长观测都有重要价值。甚长基线干涉测量(VLBI)天体测量可以通过检测年几何视差来提供这些与模型无关的非常高精度的距离。利用甚长基线天线阵,我们在两年的时间里观测了两颗毫秒双星PSR J1022+1001和J2145-0750,测得它们的距离分别为700 ± 14 - 10秒差距和613 ± 16 - 14秒差距。我们使用良好的校准的距离结合修订的光学光度分析,严格限制其质量(M ~ 0.85 Msun)的白矮星同伴的性质。最后,我们表明,他们的视差和自行PSR J1022+1001和PSR J2145-0750脉冲星定时阵列项目获得的几个测量是不正确的,从更精确的VLBI值相差高达5西格玛。我们调查的差异可能的原因,并发现,不完善的太阳风的建模是一个可能的候选人的时间模型的错误,因为这两个恒星的低黄道纬度。
2016-06-20 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Ultra-compact binary pulsars as continuous dual-line gravitational wave sources
毫秒双星(MSP)是由一颗MSP和一颗He白矮星组成的分离双星系统。如果双星的初始轨道周期小于0.3天,由于引力波(GW)辐射的快速收缩,它们将向超紧凑双星演化。在轨道衰变过程中,具有椭圆率的MSP会受到GW辐射和磁偶极辐射的影响而自旋下降。计算结果表明,当中子星的椭圆率在$(1-50)\times 10^{-7}$范围内时,角动量损失主要由GW辐射决定;当双星可以作为低频GW源时,来自旋转中子星的高频GW信号的频率为$10-100$ Hz。这些高频GW信号可以被aLIGO和第三代GW探测器(例如爱因斯坦望远镜)探测到,具体取决于频率和距离。因此,一些超紧凑的双星有机会成为有趣的双线GW源。通过检测低频GW信号,可以准确地导出NS质量。两个频带GW信号的双线检测可以提供对NS的转动惯量和椭圆度的约束。因此,双线GW源可以潜在地应用于约束NS的状态方程。
2021-04-13 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Higher-order corrections to the relativistic perihelion advance and the mass of binary pulsars
本文研究了广义相对论轨道方程,利用直接的摄动方法和由达朗贝尔首先提出的数学方法,得到了束缚行星轨道的三角多项式形式的近似表达式和近日点推进的幂级数展开的前三项。结果被应用于双脉冲星J 0737 -3039的总质量的更精确的测定。
2010-05-27 astro-ph.SR gr-qc physics.space-ph