Anisotropic mass ejection from black hole-neutron star binaries: Diversity of electromagnetic counterparts
黑洞-中子星双星的合并过程中，当中子星在合并前发生破裂时，可以喷射出质量约为0.01-0.1M_sun的物质。喷出物表现出明显的各向异性，并在一个特定的方向与体积速度约0.2c。这与双中子星合并有很大的不同，后者的喷出物几乎是各向同性的。各向异性喷出物带来了黑洞-中子星双星特有的电磁对应体多样性，如视角依赖性、极化和自行。本文还讨论了黑洞的反冲速度、引力波记忆发射和宇宙线加速等问题。
2013-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Neutron star kicks plus rockets as a mechanism for forming wide low-eccentricity neutron star binaries
本文提出中子星诞生踢与持续火箭加速相结合的新机制，可解释宽轨道低偏心率中子星双星（如Gaia NS1）的形成，并可能诱发超新星后的延迟恒星并合及高能暂现源。
2024-09-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing Formation of Double Neutron Star Binaries around 1mHz with LISA
我们提出了一种新的方法来检验银河系双中子星双星是否在LISA波段形成。在我们的方法中，我们分配一个有效的时间分数$τ$的每一个双中子星的LISA检测到的二进制。这个分数是作为观测到的轨道周期和偏心率的函数给出的，并且在没有带内双星形成的情况下应该均匀分布。应用统计技术，如Kolmogorov-Smirnov测试的实际列表的$τ$，我们可以检查带内二进制形成的签名。我们讨论了这种方法的前景，特别关注银河系双中子星双星在1 mHz附近的可用样本数。
2022-10-10 astro-ph.HE gr-qc
The Mass Distribution of Neutron Stars in Gravitational-wave Binaries
LIGO和Virgo发现的两个中子星-黑洞合并使在引力波中观察到的可能的中子星总数达到6个。我们执行的质量分布的银河系外人口的中子星的第一个推论。与主要作为射电双星被探测到的双峰星系群相反，引力波双星中中子星的质量迄今为止与均匀分布一致，高质量中子星更普遍。引力波群的最大质量与从银河系中的中子星推断出的结果一致，也与从致密物质推断出的结果一致。
2021-11-04 astro-ph.HE gr-qc
Population synthesis of neutron star X-ray binaries associated with supernova remnants
中子星X射线双星（NS XRB）是与超新星遗迹（SNRs）有关的最年轻的X射线双星，它可以为研究X射线双星的早期演化和中子星的形成性质提供重要信息。有越来越多的NS XRB被发现藏匿在我们和附近星系的SNR中。在这项工作中，我们进行二进制人口合成计算，以模拟人口的NS XRB与SNR为不同类型的同伴，包括罗氏瓣过度填充主序星，Be星和超巨星。我们估计了它们的出生率，并给出了每种伴星的轨道参数和伴星质量的分布。我们的计算表明，它们中的大多数是Be X射线双星（BeXRB）和一些BeXRB预计将与银河系型星系中的SNRs。
2021-07-20 astro-ph.HE
MHD instabilities in accretion mounds on neutron star binaries
本文用数值方法求解了中子星极冠物质轴对称静态MHD平衡的Grad-Shafranov方程。从平衡的解决方案，我们探讨了稳定的吸积丘使用PLUTO MHD代码。我们发现，压力驱动的模式打破了平衡超过一个阈值丘质量，形成动态结构，因为物质遍布中子星表面。我们的结果表明，磁场的局部变化将显着影响的形状和性质的回旋特征观察到的高质量X射线双星的光谱。
2013-05-13 astro-ph.HE
Magnetic fields of neutron stars in X-ray binaries
已知的中子星中有相当一部分存在于X射线双星系统中，在这种系统中，一个致密的物体从伴星吸积物质。X射线双星中的中子星具有宇宙中最强的磁场，其范围至少从$\sim10^8$到几十$^{13}$ G。这些中子星周围的磁层对吸积过程有很大的影响，吸积过程为中子星的大部分发射提供了动力。磁场强度和几何形状是造成在X射线能量范围内观察到的各种光谱和定时特性的主要因素，使这些物体成为研究地球上无法进入的磁场中的物质行为和辐射过程的独特实验室。本文综述了中子星X射线双星中存在磁场的主要观测方面以及估算磁场强度的一些方法。
2014-11-21 astro-ph.HE
The generalized hardness-intensity diagram for black hole and neutron star X-ray binaries
在过去的半个世纪里，对吸积中子星和恒星质量黑洞的X射线和射电观测已经产生了丰富的观测图像，这些图像具有共同的特征，包括状态转换和喷流形成，但也有明显的差异。虽然黑洞X射线双星压倒性地抑制了所谓的软态喷流，但吸积中子星的限制较少，在某些来源中观察到软态风与喷流共存。我们提出了一个解释这些差异，导致一个基本元素，Fender等人（2004）的硬度强度图的推广。喷流和风之间的反比关系符合一幅与吸积有关的图片，而吸积盘和致密物体之间反向旋转的可能性解释了在吸积中子星中观察到的差异。这张图片有一个令人惊讶的转折，那就是中子星体现了FRII类星体的小尺度模拟，这一想法使我们能够完成喷流盘连接的尺度不变图片。
2019-09-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measurement of neutron star parameters: a review of methods for low-mass X-ray binaries
测量中子星的质量、半径和自旋频率这三个独立的参数可能是了解其超核核心物质性质的唯一途径。由于各种系统的不确定性，这种测量是极其困难的。几个系统参数值的知识的缺乏引起这样的系统。低质量X射线双星，其中包含中子星，提供了一些方法来约束恒星参数。这些方法的联合应用将大大降低系统的不确定性，从而精确测量三个独立的中子星参数。在这里，我们回顾的方法的基础上（1）热核X射线爆发;（2）吸积动力毫秒周期脉动;（3）千赫准周期振荡;（4）宽相对论铁线;（5）静态发射;（6）双轨道运动。
2010-01-11 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
A possible signature of Lense-Thirring precession in dipping and eclipsing neutron-star low-mass X-ray binaries
在X射线双星的光变曲线中，倾斜的内吸积盘的相对论性Lense-Thirring进动被认为是低频（~0.01-70 Hz）准周期振荡的一种机制。内盘旋转轴和致密天体旋转轴之间需要一个相当大的失准角（~15-20度），才能产生这种进动效应，从而在X射线光变曲线中产生可观察到的调制。这种错位的结果是，在高倾角的X射线双星中，进动的内盘将准周期性地拦截我们对致密天体的视线。在中子星系统的情况下，这应该有一个显着的观测效果，因为很大一部分的吸积能量释放或附近的中子星表面。在这封信中，我认为这种特殊的透镜-瑟林进动效应可能已经在几个倾斜/食中子星X射线双星中作为~1 Hz的QPO观测到了。
2012-11-07 astro-ph.HE
Merger and Mass Ejection of Neutron-Star Binaries
中子星双星和黑洞-中子星双星的合并是地基引力波探测器最有希望的观测源之一，也是一种高能天体物理现象，在GW 170817事件中观测到的引力波和电磁波就说明了这一点。这些中子星双星的合并也是r-过程核合成最有希望的地点。完全广义相对论（数值相对论）的数值模拟是一种独特的方法，理论预测的合并过程，GWs发射，质量喷射过程，并导致EM发射。本文基于最新的数值相对论模拟结果，总结了我们目前对中子星合并和随后的物质抛射过程的认识。我们强调，数值相对论模拟的预测与GW 170817的光学和红外观测基本一致。
2019-08-06 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave signatures of phase transition from hadronic to quark matter in isolated neutron stars and binaries
在高温和高密度下物质的基本组成已经吸引了物理学家很长一段时间。最近重离子对撞机的研究结果丰富了高温低重子密度下的量子色动力学相图。然而，在低温和有限（主要是中间）重子密度的阶段仍然没有探索。理论量子色动力学计算预言了在这样的密度下从强子物质到夸克物质的相变。目前，探测这种密度的最佳实验室位于中子星的核心。如何利用引力波探测孤立中子星和双星中的中子星的这种相变特征的最新结果。孤立的中子星将探测极低温区，而双星中的中子星将探测中温区的有限重子密度。我们还将讨论这种相变的引力波信号是否是唯一的，以及探测这种信号所需的探测器规格。
2022-12-01 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Neutron star high mass binaries as the origin of SGR/AXP
由一颗中子星和一颗大质量OB超巨星伴星组成的近距离大质量双星系统可能形成由中子星核和恒星壳组成的TZO结构。我们使用场景机程序来计算近距离高质量NS双星中TZO的形成轨迹及其随后的演化。我们提出并证明了爆炸和瞬间收缩的TZO结构离开它的恒星残骸作为软伽马射线中继器和异常的X射线脉冲星分别。
2014-12-09 astro-ph.HE
Search for Neutron Star Binaries in the Local Group Galaxies Using LISA
讨论了激光干涉散射在探测LMC和M31等本星系群中中子星双星中的应用前景。利用最近估计的星系合并率$ {\rm 1540 \, Gpc^{-3}yr^{-1}}$，并将基于$B$波段星系光度的传统参数逆推，我们估计了本星系中NSB的频率分布。我们发现，经过10年的观察，其目前的设计灵敏度，LISA可能会发现$\sim 5$ NSB在LMC和M31的信噪比大于10。一些NSB可能在LMC内三维定位良好。这些二进制文件将有助于研究各种主题，包括r-过程元素的起源。
2019-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Spin period change and the magnetic fields of neutron stars in Be X-ray binaries in the Small Magellanic Cloud
本文报道了小麦哲伦云中42 Be X射线双星系统的长期平均自旋周期、自旋周期变化率和爆发时的X射线光度。我们还收集和计算了每个系统的参数，并利用这些数据确定所有系统都包含一颗通过圆盘吸积的中子星，而不是通过风吸积的中子星，如果这些中子星接近自旋平衡，那么它们中的一半以上，包括所有自旋周期超过100 s的中子星，其磁场超过量子临界水平4.4 × 10^13 G。如果这些中子星没有接近自旋平衡，那么它们的磁场被推断为低得多，在10^6-10^10 G的量级，与低质量X射线双星中的中子星的磁场相当。这两个结果都是出乎意料的，并对磁场衰减率和孤立的中子星人口有影响。
2013-11-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Population properties of neutron stars in the coalescing compact binaries
我们进行了一个层次的贝叶斯推断，以调查合并的致密双星涉及至少一个中子星（NS）的人口性质。根据目前的观测数据，我们不能排除双高斯、单高斯和均匀NS质量分布模型中的任何一种，尽管银河系NS的质量分布略倾向于引力波（GW）观测。发现中子星-黑洞（NSBH）中黑洞的质量分布与银河系X射线双星中的黑洞质量分布相似。此外，NSBH和BNS之间的合并率密度之比估计约为3：7。双星的自旋性质，虽然约束相对较差，但在重建NS和BH的质量分布中起着重要的作用。我们发现，一个完美的对齐自旋分布可以排除，而一个纯粹的各向同性分布的自旋取向仍然是允许的。
2021-10-28 astro-ph.HE
The exotic black hole-neutron star binaries in our Galaxy
The Education University of Hong Kong（香港教育大学）
本文提出银河系中存在奇特的黑洞-中子星双星系统，通过暗物质捕获机制实现中子星高温，为寻找缺失双星系统提供新途径并揭示暗物质性质。
2025-12-02 astro-ph.HE
Reducing orbital eccentricity in initial data of black hole--neutron star binaries in the puncture framework
本文发展了一种在穿刺框架下计算黑洞-中子星双星低偏心率初始数据的方法，扩展了前人对其它类型致密双星的研究。除了调整双星的轨道角速度外，还通过修改用于推导流体静止平衡方程的螺旋Killing矢量来引入中子星的接近速度。接近速度的黑洞，然后诱导通过要求消失的总线性动量的系统，不同的情况下，二元黑洞的穿刺框架中的每个黑洞的线性动量是明确规定的。我们成功地降低轨道偏心率~0.001通过修改参数迭代使用模拟的~3轨道的非旋进和旋进的配置。我们发现，在切除框架中导出的双黑洞的经验公式不减少轨道偏心率~0.001黑洞-中子星双星的穿刺框架中，虽然他们的工作的双中子星。
2021-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms from SpEC simulations : neutron star-neutron star and low-mass black hole-neutron star binaries
数值模拟得到的引力波形是测试和分析校准用于研究合并致密物体性质的波形模型的关键工具。在本文中，我们提出了一系列的高精度波形产生的SpEC代码系统涉及至少一个中子星。我们提供了第一次波形与亚弧度精度超过20个周期的低质量黑洞-中子星二进制文件，包括二进制文件与非旋转的对象，和二进制文件与快速旋转的中子星，最大限度地影响引力波信号的近共振增长的基本激发模式的中子星（f-模式）。我们还提供了第一次与SpEC高精度中子星-中子星波形。这些波形作为SxS目录的一部分公开提供。我们将我们的结果与目前在数据分析管道中实现的分析波形模型进行比较。对于大多数模拟，模型位于合并前最后几个轨道的预测数值误差之外，但没有显示出与数值结果的系统偏差：比较不同的模型似乎提供了合理的建模误差估计。唯一的例外是使用快速反向旋转的中子星的等质量模拟，以最大限度地提高f-模式的激发的影响，所有的模型表现不佳。然而，这是预期的，因为即使是考虑f-模式激发的单一模型也忽略了中子星自旋对f-模式激发频率的显著影响。
2018-12-17 astro-ph.HE gr-qc
Polarization properties of weakly magnetized Neutron Stars in Low Mass X-ray Binaries
像IXPE这样的X射线偏振测量任务将首次能够测量低质量X射线双星中吸积弱磁化中子星的偏振特性。在这项工作中，我们提出了预期的X射线偏振信号，包括日冕发射不同的几何形状的日冕本身，即板以上的吸积盘和球形壳周围的中子星的模拟。用完全相对论性的MonteCarlo程序Monk计算了中子星、中子盘和日冕的各种物理输入参数下的X射线偏振度和偏振角。不同的冠状面几何形状导致显著不同的X射线偏振特性，因此其可以用于约束系统的几何形状。
2022-06-01 astro-ph.HE
Angular Momentum Loss and Gravitational wave amplitudes for X-ray Binaries with a Neutron Star Component
中子星双星系统和双简并系统是检验现有恒星演化模型和爱因斯坦广义相对论的重要对象。在这项研究中，我们提出的角动量损失机制，通过引力辐射和磁化恒星风的一些选定的系统与一个中子星。我们计算并绘制了它们角动量损失的时间尺度。还估算了含有中子星的双星系统的引力波振幅，并绘制了它们在引力波探测器（LISA）上的探测能力。
2016-03-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Merging neutron star binaries: equation of state and electrodynamics
合并的中子星（NS）双星可能会在这十年内被地基引力波（GW）干涉仪（例如LIGO/VIRGO）探测到，也可能产生电磁辐射，被即将上线的宽视场快速成像望远镜探测到。GWs可以对NS状态方程提供新的约束（包括质量-半径关系和通过共振g模得到的相关核对称能）。本文综述了各种流体动力学（包括平衡和动力/共振潮汐）和电动力学过程中合并NS双星，重点是合并前的阶段。
2012-12-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The Spin Distribution of Fast Spinning Neutron Stars in Low Mass X-Ray Binaries: Evidence for Two Sub-Populations
为了确定低质量X射线双星中吸积中子星的自旋分布是否与当前的吸积力矩模型相一致，我们研究了吸积双星和非吸积双星中快速旋转中子星的当前样本。我们进行了统计分析的自旋分布，并表明，有证据表明，在低质量的X射线双星，一个在相对较低的自旋频率，平均约300 Hz和广泛的传播，和一个峰值人口在较高的频率，平均自旋频率约575 Hz。我们发现，这两个子群体分离的切割点在~540 Hz的频率。我们还表明，射电毫秒双星的自旋频率不遵循对数正态分布，并没有证据表明存在不同的子种群。我们讨论了不同的吸积模型的不确定性，并推测，要么吸积中子星的分界点标志着引力波的开始作为一个有效的机制，以消除角动量或一些中子星在快速子种群不演化成射电毫秒恒星。
2017-05-22 astro-ph.HE
Main parameters of neutron stars from quasi-periodic oscillations in low mass X-ray binaries
研究了Hartle-Thorne时空中低质量X射线双星的千赫准周期振荡。在相对论进动模型的基础上，通过对Z源GX 5-1的数据分析，提取了低质量X射线双星中致密天体的总质量$M$、角动量$J$和四极矩$Q$。针对最近提出的中子星模型，通过对质量-半径关系施加观测和理论约束，计算了该源的半径、角速度等参数。
2016-04-08 astro-ph.HE
Inverse Structure Problem for Neutron-Star Binaries
LIGO/Virgo频段的引力波探测器能够测量中子星双星系统的单个质量和复合潮汐形变率。本文论证了从双星系综中对这些量的高精度测量原则上可以用来精确地确定高密度中子星状态方程。该分析假设所有中子星具有相同的热稳定状态方程，但没有对复合潮汐变形性进行简化近似，也没有对高密度状态方程进行额外的假设。
2018-08-09 astro-ph.HE gr-qc
On the origin of the hard X-ray tail in neutron-star X-ray binaries
中子星X射线双星在低光度（通常是硬态）时，会像银河系黑洞X射线双星一样，发射出一种致密的、光学厚度大的相对论性射电喷流。当无线电发射是明亮的，没有证据的指数截止硬幂律尾在大多数系统中观察到。我们已经开发了一个喷流模型，解释了许多光谱和时间特性的黑洞双星的状态，喷流存在。我们的目标是调查我们的喷流模型是否可以重现硬尾，与正确的范围内的光子指数和没有一个高能量的截止，在中子星X射线双星。我们进行了蒙特卡罗模拟的康普顿向上散射的软，吸积盘或边界层光子，在喷流和计算出的能量谱，以及硬光子相对于软的傅立叶频率的函数的时间滞后。我们证明，我们的喷流模型解释了所观察到的幂律分布与光子指数在1.8-3的范围内。通过适当的参数选择，康普顿化的截止预期转移到~300 keV以上的能量，产生一个纯幂律，没有任何翻转的证据，与观测结果一致。我们的研究结果加强了这样一种观点，即在X射线双星中流出（喷流）和流入（盘）之间的联系并不取决于致密天体的性质，而是取决于吸积过程。此外，我们还讨论了黑洞和中子星X射线双星中喷流的差异，并预言作为一类的中子星X射线双星，其光谱能量分布的突变频率将低于黑洞双星。
2016-05-06 astro-ph.HE
On the formation of neutron stars via accretion-induced collapse in binaries
我们研究了相互作用双星中氧氖白矮星的坍缩导致中子星形成的演化途径。我们考虑了（1）非动力学质量转移，其中一个ONe WD接近于导致吸积诱导坍缩（AIC）的Ekrasekhar质量;（2）动力学时标合并诱导坍缩（MIC），其中一个ONe WD和另一个WD之间。我们提出了两种不同的治疗常见的信封演变率，延迟时间和祖属性。我们发现，AIC中子星是通过许多不同的通道形成的，最主要的通道取决于所采用的共同包络物理。大多数AIC和MIC中子星在恒星形成后不久就诞生了，尽管有些中子星的延迟时间超过10 Gyr。延迟时间最短的（2500 - 5000万年）AIC中子星有剥离的包层，紧凑，氦燃烧的恒星捐助者，虽然许多提示AIC中子星通过风吸积从渐近巨星分支星形成。延迟时间最长的AIC中子星是球状星团中年轻的毫秒双星，在NS形成时有一颗红巨星或主序星施主，最终将演化为NS +氦WD双星。我们讨论了AIC和MIC双星作为LISA潜在的引力波源。通过AIC产生的中子星经历LMXB阶段，为LISA可以识别的最短轨道周期源提供电磁对应物。双星中相互作用的WDs形成中子星可能是球状星团中LIGO/Virgo引力波源（NS-NS和BH-NS合并）产生的关键机制。
2019-01-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing muonic forces with neutron star binaries
我们表明，引力波发射从中子星双星可以用来发现任何通用的长程μ子力，由于大量的不可避免的丰富的μ子内中子星。作为一个最小相容的例子，我们集中在规范U（1）$_{L_μ- L_τ}$对称。在脉冲星双星中，这种U（1）$_{L_μ- L_τ}$矢量通过发射偶极辐射引起轨道周期异常快速的衰减。我们研究了一系列不同的脉冲星双星，找到最强大的约束矢量质量低于${\cal O}(10^{-18} {\rm eV})$。对于并合双星，中子星中μ子的存在会导致偶极辐射以及在螺旋相位期间啁啾质量的修改。我们使用GW170817和S190814bv事件进行前瞻性搜索，发现当前数据可以发现质量低于${\cal O}(10^{-10} {\rm eV})$的光矢量。在这两种情况下，中子星所能达到的极限都达到了规范耦合$g^\prime\lesssim 10^{-20}$，这比以前的约束强了许多个数量级。我们还展示了下一代实验的预测，如爱因斯坦望远镜和宇宙探索者。
2020-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational-wave-driven tidal secular instability in neutron star binaries
我们报道了在中子星双星中存在引力波驱动的长期不稳定性，作用于平衡潮汐。这种不稳定性类似于经典的简正模不稳定性，当主星的自旋超过伴星的轨道频率时，这种不稳定性就会活跃。将中子星建模为牛顿n=1的多面体，我们计算了不稳定的时间尺度，在小的轨道间隔下可以低至几秒，但仍然大于螺旋时间尺度。对轨道和自旋演化的影响也进行了简要的探讨，发现不稳定性减缓了内旋，降低了恒星的自旋。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Distinguishing types of compact-object binaries using the gravitational-wave signatures of their mergers
我们分析了合并的二进制中子星，中子星黑洞双星，和二进制黑洞，其引力波签名的人口的可测量性预计将被观察到的先进网络的地面干涉仪LIGO和处女座。我们认为人口合成预测合理合并二进制分布在质量空间，随着测量精度估计的主要引力波参数估计管道。我们发现，对于我们的模型致密天体双星质量分布，我们总是可以区分二进制中子星和黑洞-中子星双星，但不一定是黑洞-中子星双星和二进制黑洞;然而，几十个检测，我们可以准确地识别三个子群，并测量各自的速率。
2015-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Natal Kicks and Time Delays in Merging Neutron Star Binaries - Implications for r-process nucleosynthesis in Ultra Faint Dwarfs and in the Milky Way
合并的中子星双星是重r过程核合成的主要候选源。重r-过程物质的数量与物质抛射和合并率一致，遗迹放射性物质的丰度表明，重r-过程物质是在罕见的事件中产生的。对可能的macronovae的观测为这个模型提供了进一步的支持。不过，一些担忧依然存在。一个是在超暗矮星（UFD）星系中观测到重r过程元素。UFD的逃逸速度是如此之小，以至于在中子星诞生时发生的出生撞击可能会将这样的双星从UFD中弹射出来。此外，UFD的旧恒星星族要求r-过程核合成必须在很早的时候发生，而致密双星可能需要几个Gyr才能合并。这最后一个问题也出现在银河系内，在一些低金属丰度的恒星中观察到了重r过程物质。我们在这里表明，由于相当一部分中子星双星的形成与一个非常小的自行，这些将不会被弹出，甚至从UFD。此外，这些双星中有很大一部分在几百万年内合并，在某些情况下，合并时间甚至短于一百万年。这种“快速合并”的人口解释了UFD和银河系中重r过程材料的出现。
2016-09-02 astro-ph.HE
Silicon K-edge Dust Properties of Neutron Star Low-mass X-ray Binaries
中子星低质量X射线双星（LMXB）中视线物质的尘埃性质可以通过X射线观测和实验室实验来探测。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法对LMXB样本（包括GX 5-1和GX 13+1）的Chandra ACIS-S/HETG档案数据进行谱分析。我们的MCMC为基础的分析提出了限制的Si K-边缘的尘埃属性的外流盘风在这个样本中。对其他LMXB的进一步X射线观测将有助于我们更好地理解中子星双星系统中致密流出流和吸积流的颗粒特征。
2023-03-12 astro-ph.HE
Radiation from Axion star-Neutron star binaries with a tilted rotation axis in the presence of plasma
利用轴子星的$f(r)=\text{sech(r/R)}$剖面研究了轴子星-中子星双星的辐射形式。我们的分析考虑了中子星的同向旋转等离子体。我们发现，如果中子星的自旋倾斜的轴子星-中子星轨道的平面，有显着的增强辐射功率相比，它是垂直的情况下。我们还研究了中子星的同向旋转等离子体是否可以在发射功率中发挥作用，我们发现，即使稀轴子星原则上比致密轴子星辐射更有效，它们也会被中子星的潮汐力拉开
2022-11-05 astro-ph.HE hep-ph
Low-level accretion in neutron-star X-ray binaries
我们在文献中搜索了吸积光度在1 E34和1 E36 ergs/s之间的中子星低质量X射线双星的光谱特性的报道。我们发现，在这个光度范围内，光子指数（通过在0.5-10 keV范围内拟合简单的吸收幂律获得）随着0.5-10 keV X射线光度的降低而增加（即，频谱变软）。这种行为已经报道了个别来源，但在这里，我们证明，很可能大多数（如果不是全部）中子星系统的行为以类似的方式，甚至可能遵循一个普遍的关系。当比较中子星系统和黑洞系统时，很明显，大多数黑洞双星在1 E34 - 1 E35 erg/s的光度下具有明显更硬的光谱。尽管数据点数量有限，但有迹象表明这些光谱差异也延伸到1 E35 - 1 E36 erg/s范围。这一观测到的中子星双星与黑洞双星之间的差异表明，在1 E34 - 1 E35 erg/s的光谱特性（在0.5-10 keV之间）可以用来初步确定未分类的X射线双星中吸积体的性质。我们讨论了我们的结果的背景下，在低光度的吸积流的属性，我们认为，所观察到的光谱差异可能会出现从中子星表面成为主要可见的X射线光谱。我们还认为，热分量和非热分量可能是由低水平吸积到中子星表面的光度低于几倍1 E34 erg/s。
2015-08-24 astro-ph.HE
Interacting compact binaries: modeling mass transfer in eccentric systems
讨论了含有一颗白矮星和一颗中子星的偏心双星（WD-NS双星）的质量传递。我们表明，这样的二进制文件产生的字段二进制以下一系列的质量转移事件，使白矮星形成之前的中子星。我们预测了与观测到的WD-NS双星J1141+6545类似的双星的轨道性质，并表明它们将经历从白矮星到中子星的幕式质量转移。此外，我们描述了油对水，一个两相SPH形式主义，我们已经制定了在这样的二进制模型的传质。
2011-10-19 astro-ph.HE
Investigating the stability of mass transfer in neutron star-helium white dwarf binaries
中子星-氦白矮星（NS+He WD）双星是近轨道双星系统演化的重要产物。它们通常被观测为毫秒双星，并可能继续演变为超紧凑X射线双星（UCXB）和连续引力波（GW）源，这些源将被LISA、天琴和太极等星载GW天文台探测到。然而，NS+He WD双星进行质量转移的稳定性没有得到很好的研究，仍在争论中。本文利用详细的恒星演化程序mesa，模拟了WD质量在0.17-0.45 $M_{\odot}$之间的NS+He WD双星的演化。相反，以前的研究的基础上流体力学，我们发现，显然所有NS+He WD二进制进行稳定的传质。我们发现，这样的UCXB的WD质量越大，较大的最大传质速率和较小的最小轨道周期在其演变过程中。最后，我们证明了数值和分析，有一个紧密的WD质量和GW频率UCXB之间的相关性，独立的NS质量。
2022-04-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Electromagnetic extraction of energy from black hole-neutron star binaries
黑洞-中子星双星的合并有望成为下一代探测器Advanced LIGO和Advanced Virgo的主要引力波源。理想情况下，这些和其他引力波源将有一个不同的电磁对应物，因为通过两个单独的通道可以获得更多的信息。此外，由于这些探测器将探测具有不可忽略的红移的距离，因此对引力波信号的电磁对应物的同步观测将有助于对暗能量的新测量[1]。对于质量不比中子星大多少的黑洞，黑洞对中子星的潮汐破裂和随后的吸积提供了产生电磁对应物的一种途径[2]。然而，在这项工作中，我们证明，对于所有的黑洞，中子星双星观测先进的LIGO/处女座，黑洞与磁场的中子星的相互作用将驱动坡印亭通量。当中子星磁层中的电子-正电子等离子体加速时，这种坡印亭通量产生同步辐射/曲率辐射，当等离子体聚焦到中子星磁极上时，产生热辐射，在中子星表面上产生“热点”。这种新效应将产生丰富的亮度，与超新星和活动星系核相当，因此高级LIGO/Virgo用引力波探测到的黑洞-中子星合并也可能被电磁探测到。
2011-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Mass-Radius Constraints of the Quiescent Low-mass X-ray Binaries X7 and X5 in the Globular Cluster 47 Tuc
我们介绍了钱德拉ACIS-S子阵列观测的静态中子星低质量X射线双星X7和X5的球状星团47 Tuc。与以前的深度曝光相比，光子堆积的大幅减少使得中子星半径和这些中子星质量的光谱测定得到了实质性的改善。模拟从中子星表面的热辐射与非磁化氢气氛和占众多的不确定性来源，我们得到的中子星在X7的半径为$R=11.1^{+0.8}_{-0.7}$公里的假设恒星质量的$M=1.4$ M $_{\odot}$（68% C. L.）。我们认为，基于天体物理的理由，他的气氛的存在是不太可能的这个来源。由于日食和可变吸收，静止的低质量X射线双星X5提供了不太严格的限制，导致半径为$R=9.6^{+0.9}_{-1.1}$ km，假设氢大气和质量为$M=1.4$ M $_{\odot}$。当与所有其他现有的光谱半径测量相结合时，这些测量强烈支持半径在9.9-11.2 km范围内的~1.5 M $_{\odot}$中子星，并指出一个致密物质的状态方程，比核子方程稍软，这与低密度实验室实验一致。
2016-03-04 astro-ph.HE nucl-th
Early neutron star evolution in high-mass X-ray binaries
标准吸积理论在X射线双星观测中的应用为研究中子星的自旋周期和磁场等性质提供了有价值的信息。然而，大多数研究集中在相对较老的系统，其中中子星是在其后期推进器，吸积器，或接近自旋平衡阶段。在这里，我们使用标准吸积理论的分析模型来说明高质量X射线双星在其生命早期的演变。我们表明，一个年轻的中子星是不太可能是一个吸积，因为喷射器和螺旋桨阶段的持续时间长。我们将该模型应用于最近发现的~4000年前的大质量X射线双星XMMU J 051342.6 -672412，发现该系统的中子星（自旋周期暂定为4.4 s）不可能处于吸积相，并且具有磁场B >（几个）x10^13 G，这与许多更老的大质量X射线双星的磁场相当，并且比自旋平衡推断的（几个）x10 ^11 G高得多。观测到的X射线亮度可能是年轻的冷却磁性中子星的热发射的结果，也可能是螺旋桨阶段发生的少量吸积的结果。
2020-03-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraints on the mass and radius of neutron stars from X-ray observations
本文简要介绍了利用X射线测量中子星质量和半径的方法。中子星的质量和半径可以通过低质量X射线双星的光球半径膨胀爆发、吸积X射线双星的X射线脉冲轮廓模拟、低质量X射线双星的引力红移测量和静止低质量X射线双星的热X射线谱拟合来确定。
2015-12-22 astro-ph.HE
Dynamics of black hole - neutron star binaries in young star clusters
年轻的星团可能是宇宙时间中大质量恒星最常见的诞生地，并以多种方式影响紧凑双星的形成。本文利用粒子数合成程序\texttt{MOBSE}与体程序\texttt{NBODY6++GPU}的接口，模拟了年轻星团中黑洞-中子星双星的形成过程.年轻星团中形成的BHNS（动力学BHNS）比孤立双星形成的BHNS（孤立BHNS）质量大得多：$\sim{}40$ ~\%的动力学BHNS合并有总质量$>15$ M $_\odot$，而只有$\sim{}0.01$ ~\%的孤立BHNS合并有超过这个值的质量。因此，我们的模型强烈支持GW 190814的动力学形成的情况下，它的总质量$\sim{}26$ M $_\odot$，如果这个事件是一个BHNS合并。我们所有的动力学BHNS都是在它们合并之前从它们的母星团中喷射出来的。因此，发生在该领域的BHNS合并的一个重要部分可能起源于一个年轻的星团。从引力波探测的BHNS合并的质谱将提供一个线索，以区分动力学和孤立形成的BHNS。
2020-06-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining the mass and moment of inertia of neutron stars from quasi-periodic oscillations in X-ray binaries
中子星是宇宙中已知的致密天体。作为恒星演化的最终产物，它们的内部组成和结构受测量的约束相当差。本文的目的是根据在低质量X射线双星中观测到的kHz准周期振荡的解释，对中子星的质量和转动惯量提出一些限制。我们利用低质量X射线双星（LMXB）的高频准周期观测（HF-QPO）来寻找中子星的平均质量和转动惯量。这是通过应用我们的参数共振模型来区分慢和快的转子。我们适合我们的模型的数据，从10个LMXB HF-QPO已经看到和封闭的吸积中子星的自旋是已知的。为了简化分析，我们假设所有的中子星都具有相同的性质（相同的质量$M_*$和相同的转动惯量$I_*$）。我们发现平均质量为$M_* \approx 2.0-2.2\, M_{\odot}$。相应的平均转动惯量为$I_* \approx 1-3 \times 10^{38}\;{\rm kg\,m^2} \approx 0.5-1.5 \, (10\;\textrm{ km})^2 \, M_\odot$，它分别等于慢旋转体（自旋频率约为300 Hz的中子星）的无量纲自旋参数$\tilde{a} \approx 0.05-0.15$和快旋转体（自旋频率约为600 Hz的中子星）的无量纲自旋参数$\tilde{a} \approx 0.1-0.3$。
2010-09-06 astro-ph.HE
Distinguishing binary neutron star from neutron star-black hole mergers with gravitational waves
两颗中子星合并产生的引力波信号，很难与质量相当的中子星和黑洞混合双星产生的信号区分开来。事实上，这两种双星类型都可以解释引力波信号GW 170817，即使考虑到它的电磁对应辐射。我们提出了一种方法，{既不需要从后inspiral阶段的二进制或电磁对应的信息}，以确定混合双星合并的中子星与低质量黑洞单独使用引力波。这种方法是基于这样一个事实，即可以用引力波测量的某些中子星性质对所有中子星来说是共同的或相似的。例如，所有的中子星共享相同的状态方程，如果后者是强子的，则中子星具有相似的半径。如果一个混合双星被误认为是一个中子星双星，那么推断出的中子星的性质将被错误估计，并在一个低质量双星群体中表现为异常值。我们表明，只要$\sim 5$低质量的事件将允许识别的类型的一个事件在$80\%$的置信水平。我们模拟人口的低质量的二进制与分层混合模型，并表明，我们可以限制混合二进制的存在或测量其丰度相对于中子星二进制$\sim 0.1$在$68\%$可信水平与100个事件。
2020-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Simulating the X-ray luminosity of Be X-ray binaries: the case for black holes versus neutron stars
已知有超过100颗Be星有中子星伴星，但只有一个这样的系统有一个黑洞。先前的理论研究表明，这不是由于它们的形成，而是由于X射线亮度的差异。也有人提出，Be星的拱星盘的截断取决于致密天体的质量。因此，黑洞双星中的Be星盘较小。由于Be星的圆盘吸积到致密物体上是X射线光度的动力，因此黑洞系统中较小的圆盘导致较低的光度。在本文中，模拟进行了一系列的偏心率和紧凑的物体质量。光盘的大小和密度被证明是依赖于这两个数量。质量捕获和X射线亮度在很大程度上取决于圆盘的大小和密度。当两个系统具有相同的偏心率时，Be/黑洞双星预计比Be/中子星双星暗10倍，当比较具有不同偏心率的系统时，可能暗100倍。
2018-04-16 astro-ph.HE
Eccentric binary neutron star mergers
中子星双星提供了丰富的引力波和合并残留物方面的现象。然而，大多数广义相对论研究都是针对近圆双星进行的，除了正面碰撞。我们提出了第一个数值相对论调查的合并偏心等质量中子星双星探测之间的制度头和圆形。除了由轨道运动产生的引力波，我们发现，该信号还包含一个强大的组成部分，由于恒星振荡（f-模式）引起的潮汐力，扩展了经典的结果为牛顿双星。合并可以导致相当大的磁盘的数量级的10%的总初始质量。
2013-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Mass Transfer Models with Galactic Neutron Star$-$White Dwarf Binaries as Gravitational Wave Sources
本研究通过双星种群合成方法模拟LISA可探测的银河系含碳氧或氧氖白矮星的中子星-白矮星双星，估计其数量为数十到数百个，指出这类引力波源探测可约束原初双星演化物质转移效率等关键物理参数。
2024-03-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutron Star Masses and Radii from Quiescent Low-Mass X-ray Binaries
我们进行了系统的分析，中子星半径的限制，从五个静态的低质量X射线二进制文件，并检查他们如何依赖于测量他们的距离和数量的干预吸收材料，以及他们假设的大气成分。我们构建和校准发表的结果的半解析模型的中子星大气近似这些影响的预测质量和半径。从静止源的氢-大气光谱拟合建立的质量和半径概率分布开始，我们应用这个模型来计算交替的概率分布。我们进行贝叶斯分析，以估计中子星质量半径曲线和状态方程（EOS）参数，最适合每组分布，假设存在一个已知的低密度中子星地壳EOS，一个简单的模型，高密度EOS，因果关系，和观察到的中子星最大质量超过$2~M_\odot$。我们计算的后验概率为每组距离测量和假设的吸收和成分。我们发现，在我们的假设和我们的参数化EOS模型的背景下，一些吸收模型是不利的。我们发现，相对于那些具有强相变的奇异物质，由强子组成的中子星更受青睐。此外，所有五颗恒星都有氢大气的模型被发现不太受欢迎。我们最有可能的模型预测的中子星半径是一致的，与目前的实验结果，核子-核子相互作用的性质附近的核饱和密度。
2014-03-19 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Magnetic Inclination Evolution of Accreting Neutron Stars in Intermediate/Low-Mass X-ray Binaries
磁倾角$χ$，即中子星（NS）的自旋轴和磁轴之间的夹角，对它的观测特性起着至关重要的作用。然而，很少有系统的研究其长期的演变，特别是在双系统中的吸积NS。应用\citet{2021MNRAS.505.1775B}模型和双星演化程序\mesa{}，同时模拟了中/低X射线双星（I/LMXB）吸积中NS的吸积速率、自旋周期、磁场和磁倾角的演化.结果表明，$χ$的演化不仅依赖于双星系统的初始参数，而且依赖于质量传递历史和脉冲星损失效率。根据计算结果，我们给出了包括超紧X射线双星、毫秒双星和超亮X射线源在内的各种系统的PDMATHAMM的特征分布，并讨论了它们可能的观测意义。
2023-02-22 astro-ph.HE
Constraining the Neutron Star Radius with Joint Gravitational-Wave and Short Gamma-Ray Burst Observations of Neutron Star-Black Hole Coalescing Binaries
合并中子星（NS）-黑洞（BH）双星是有希望的引力波（GW）源，将在未来几年内被现有的GW天文台检测到。如果NS在BH最内侧的稳定圆形轨道外被潮汐破坏，可能会形成一个吸积环，这最终可能会为短伽马射线暴（SGRB）提供动力。SGRB的观测与NS-BH合并的引力辐射相一致，这将证实这两种现象之间的联系，也给我们提供了新的见解NS物理。我们提出了一种新的方法来测量NS半径，从而约束NS状态方程使用联合SGRB和GW观察NS-BH合并。我们表明，在联合检测与现实GW的信噪比（S/N）为10的情况下，NS半径可以被约束到$\lesssim\,$ 20%的准确度在90%的置信度。
2020-03-01 astro-ph.HE gr-qc
Observational signatures of neutron stars in low-mass X-ray binaries climbing a stability peak
在Gusakov、Chugunov和Kantor（2014）最近的论文中，提出了一种描述低质量X射线双星中快速旋转中子星演化的新方案。这种情况解释了在某些特定的恒星内部温度（“共振温度”）下，正常r模与超流惯性模的共振相互作用。这种相互作用的结果在增强阻尼的r模式和外观的“稳定性峰”的温度-自旋频率平面，分裂的r-模式的不稳定性窗口附近的共振温度。这种情况表明，热的和快速旋转的NS花费了它们生命中的大部分时间爬上这些山峰，特别是现在在那里被观察到。我们详细分析了这一建议可能的观测签名。特别是，我们表明，这些对象可能会表现出“反毛刺”-突然频率跳跃的时间尺度上的小时，月。
2015-12-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Merger of white dwarf-neutron star binaries: Prelude to hydrodynamic simulations in general relativity
白矮星-中子星双星产生可探测的引力辐射。建立了圆轨道上共转白矮星-中子星（WDNS）双星的牛顿平衡模型，发现这些模型在Roche极限处终止。在这一点上，二进制将经历稳定的质量转移（SMT）和长期的时间尺度上的发展，或不稳定的质量转移（UMT），这将导致在WD的潮汐中断。给定的双星将遵循的路径主要取决于它的质量比。我们分析了已知的WDNS双星的命运，并使用人口合成的结果来估计将进行SMT或UMT的LISA解决银河双星的数量。我们通过求解一组简单的常微分方程来模拟准平稳SMT历元，并计算相应的重力波形。最后，我们讨论了一般条款的可能的命运，二进制进行UMT和建设近似牛顿平衡配置合并WDNS残留物。我们使用这些配置来评估我们未来的合理结果，这些系统的完全相对论模拟。如果有足够的WD碎片落在NS上，残骸可能会坍缩，因此来自螺旋、合并和坍缩阶段的引力波将从LISA扫过LIGO频段。如果碎片在NS周围形成一个圆盘，它可能会分裂并形成行星。
2009-10-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Mass transfer in white dwarf-neutron star binaries
我们进行流体动力学模拟的质量传递的二进制文件，包含一个白矮星和一个中子星（WD-NS二进制文件），并测量特定的角动量的物质损失的二进制盘风。通过将我们的结果在一个长期的演化模型，我们测量这些二进制的质量传递的长期稳定性。我们发现只有质量小于$M_{\rm WD,crit}=0.2\,M_\odot$临界质量的含氦白矮星的双星才能经历稳定的质量转移并演化成超紧凑的$X$射线双星。具有更高质量白矮星的系统经历不稳定的质量转移，这导致白矮星的潮汐破坏。我们的低临界质量相比，标准的喷气式飞机的质量损失模型产生的角动量的机械盘风的发展在高度超爱丁顿质量传递速率的有效去除。我们发现，预期的偏心率为WD-NS二进制文件时，他们接触不影响角动量的损失，只能影响长期的演变，如果他们在较短的时间尺度上变化比传质速率。我们的结果与观测到的超紧凑$X$射线双星和射电双星与白矮星同伴的数量大致一致。观测到的富钙间隙瞬态与不稳定系统与高质量白矮星的合并率是一致的。
2017-02-08 astro-ph.HE
Neutron Stars in X-ray Binaries and their Environments
X射线双星系统中的中子星在X射线中表现出广泛的时间和光谱现象，是一种非常有趣的天体。不仅中子星的参数，如磁场强度和自旋周期在它们的活跃双星阶段演变，中子星还以多种方式影响双星系统及其周围环境。本文讨论中子星的X射线辐射所揭示的中子星与环境相互作用的某些方面。本文讨论了高磁场中子星吸积过程的一些最新进展：吸积流的结构和形成，脉冲轮廓的形状及其随吸积力矩的变化。本文还讨论了最近在吸积盘表面X射线再处理、吸积盘的垂直结构和伴星风等方面的各种研究。中子星中的X射线双星提供了很好的处理方法，可以精确测量轨道参数，从而也可以精确测量在几百万年到几千万年的时间尺度上发生的双星轨道演化。X射线双星的轨道周期演化表明它们是相当复杂的复杂系统。X射线双星的轨道演化也可以通过X射线食的时间来进行，并且在这个方向上已经有了一些令人惊讶的结果，包括两个X射线双星的轨道周期故障以及可能在低质量X射线双星周围探测到最大质量的环双星行星。
2017-09-21 astro-ph.HE
Using gravitational-wave data to constrain dynamical tides in neutron star binaries
我们讨论的作用，动力学潮汐效应的吸入中子星双星，集中在功能，可能被认为是“未建模”的引力波搜索。为了覆盖可能性的范围，我们考虑i）个别振荡模式与潮汐共振，ii）椭圆不稳定性，其中一对惯性模式与潮汐呈现非线性共振，以及iii）非共振p-g不稳定性，其可能在星中的高阶p和g模式与潮汐非线性耦合时出现。在每种情况下，我们估计的额外的能量损失，需要与动态潮汐，以影响观察到的引力波信号的影响。我们探讨在何种程度上所涉及的中子星物理可以被认为是已知的，以及如何能够使用观测数据来约束理论。
2017-10-16 astro-ph.HE gr-qc
