Constraining compactness and magnetic field geometry of X-ray pulsars from the statistics of their pulse profiles
从X射线中子星和磁星观测到的光变曲线反映了辐射发射模式、磁场的几何形状和中子星的致密性。我们研究X射线脉冲轮廓的统计，以约束中子星的紧凑性和磁场几何。我们收集了124颗X射线脉冲星的数据，这些星主要存在于高质量的X射线双星系统中，并根据在一个自旋周期内观测到的峰值数目对它们的脉冲轮廓进行了分类，将它们分为单峰和双峰两类。我们发现，在两组之间的平均分布。我们还计算了由理论模型预测的两个对跖点样点，根据类椭圆形的发射模式发射辐射的概率。然后将这些与两类中观察到的β-淀粉酶的分数进行比较。假设一个黑体发射模式，它是可能的，以限制中子星的紧凑性，如果磁偶极子有任意倾角的脉冲星旋转轴。更现实的双光束模式预测，79%的双光束是双峰独立的紧凑性。如果磁偶极相对于旋转轴的倾角上限为40 ± 4 °，则理论预测与实验数据是一致的。我们还讨论了X射线仪器有限的灵敏度对探测弱脉冲的影响，这降低了探测到的双峰剖面的数量，使得理论预测与数据一致，即使磁偶极子确实具有随机倾角。这表明脉冲轮廓的统计不允许我们约束中子星的紧凑性。与Bulik等人（2003年）之前的声明相反，这些数据也不需要将磁倾角限制在一个狭窄的区间内。
2010-08-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining the dense matter equation-of-state with radio pulsars
射电望远镜为我们理解超核密度的物质提供了一些最重要的限制。到目前为止，这些约束主要是由精确的质量测量的中子星（NS）。通过结合两个质量最大的天体J 0348 $+$ 0432和J 0740 $+$ 6620的单个测量，得到的最大NS质量的下限为1.98 $M_\odot$（99%置信度），排除了大量的状态方程（EOS）。进一步的状态方程的限制，补充其他方法，可能来自测量的转动惯量（MOI）的相对论轨道的双星。双脉冲星PSR J 0737 $-$ 3039 A/B是首次通过脉冲星计时测量MOI的最有前途的系统。回顾这种方法，特别是基于双脉冲星的第一次MeerKAT观测，我们提供了充分的预测到未来的模拟定时观测与MeerKAT和SKA。在分析中，我们第一次考虑了自旋下降的质量损失。我们的研究结果表明，到2030年，MOI测量的准确度为11%（置信度为68%）。然而，如果到2030年，EOS足够为人所知，我们发现双脉冲星将允许7%的Lense-Thirring进动测试，或者提供GR中次领先阶引力波阻尼的$\sim3σ$测量。我们证明，轨道周期短于双脉冲星的双NS系统的潜在新发现，有望在以下方面取得重大进展：这些测量和对NS的约束很重要。
2020-07-15 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Constraining Relativistic Bow Shock Properties in Rotation-Powered Millisecond Pulsar Binaries
对不明费米源的多波长追踪极大地增加了已知的银河场“黑寡妇”和“红背”毫秒脉冲双星的数量。专注于他们的旋转供电状态，我们解释了无线电X射线现象在一个一致的框架。我们主张存在两种不同的模式，在其intrabinary冲击方向不同，区分的双峰X射线轨道调制的相位中心起源于温和的相对论多普勒提升。通过建立射电日食的几何模型，我们将激波几何约束为双星倾角和激波距离$R_0$的函数。我们开发了合成的X射线同步轨道光变曲线，并探讨了原型系统B1957+20和J1023+0038上的射电日食约束所允许的模型参数空间。对于B1957+20，从射电日食来看，距离是$R_0 \sim 0.15$ -- $0.3$与伴星中心的距离分数，取决于轨道倾角。使用这些值构建的B1957+20的X射线光变曲线与观察到的X射线光变曲线定性一致，我们发现伴星对激波的掩星影响较小，需要显著的多普勒因子才能产生双峰。对于J1023+0038，射电食意味着$R_0 \lesssim 0.4$，而X射线光变曲线表明$0.1\lesssim R_0 \lesssim 0.3$（来自脉冲星）。在模型参数空间的退化鼓励进一步的发展，包括运输的考虑。一般来说，沿着冲击的基本电子幂律指数的空间变化应产生能量依赖的光变曲线的形状，激励未来的X射线相位分辨光谱研究，以探测未知的物理脉冲星风和相对论冲击加速。
2017-03-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining the ellipticity of millisecond pulsars with observed spin-down rates
一颗自转轴不对称的中子星（NS）可以发出连续的引力波（GW）信号。射电毫秒双星和吸积射电毫秒双星的自旋频率及其分布提供了GW辐射的证据，是探测高频GW信号的理想探针。一般认为，MSPs起源于回收过程，在这个过程中，NS从施主星吸积了物质和角动量。吸积物质将被固定在南北地壳深部的赤道压缩磁场带限制在极帽区，形成“磁山”。假设包括PSR J1023+0038在内的三个过渡性MSPs的自旋下降速率是吸积力矩、螺旋桨力矩和GW辐射力矩的组合贡献，本文试图用观测到的自旋下降速率来约束MSPs的椭圆率.假设NS的一些规范参数，三个过渡MSP和10个redback的椭圆度估计为$ε=(0.9-23.4)\times 10^{-9}$。三种过渡型MSP的电介电常数均在$η=(1.2-15.3)\times 10^{-31}~\rm s$范围内，与吸积率呈理想的幂律关系。这些源发出的GW信号的特征应变（$h_{\rm c}=(0.6-2.5)\times10^{-27}$）明显超出了aLIGO的灵敏度范围。我们希望像爱因斯坦望远镜这样的第三代GW探测器可以在未来捕获来自这些源的GW信号。
2020-08-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Prospects of constraining the dense matter equation of state from the timing analysis of pulsars in double neutron star binaries: the cases of PSR J0737-3039A and PSR J1757-1854
双中子星双星中自旋中子星的Lense-Thirring效应对轨道的近星点推进有贡献。这个额外的项涉及到中子星的转动惯量。另一方面转动惯量取决于中子星的质量和自旋，以及物质的状态方程。如果双中子星双星中至少有一颗是射电脉冲星（速度越快越好），那么精确的计时分析就可以估算出Lense-Thirring效应对近星点推进的贡献，从而测量出脉冲星的转动惯量。结合脉冲星的转动惯量、质量和自旋的知识，将对状态方程给出一个新的约束。双中子星双星中的脉冲星是最适合这一目的的，因为短的轨道和适度高的偏心率使透镜-瑟林效应显著，而潮汐效应可以忽略不计（不像主序星或白矮星双星的脉冲星）。最有前途的产品是PSR J 0737 - 3039 A和PSR J1757-1854。由于自转角动量矢量与轨道角动量矢量之间的不重合而引起的双星自转进动影响了Lense-Thirring效应对近星点推进的贡献。PSR J 0737 - 3039 A和PSR J1757-1854都探索了这种效应，由于这两种棱镜的未对准角都很小，因此Lense-Thirring项的变化不大。然而，为了从观测到的近星点推进速率中提取出透镜-瑟林效应，更精确的计时解决方案，包括精确的自行和距离测量是必不可少的。
2018-02-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
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
Orbital and super-orbital periods in ULX pulsars, disc-fed HMXBs, Be/X-ray binaries and double-periodic variables
我们提出了一个简单的线性关系的证据，在超亮X射线（ULX）双星的轨道周期和超轨道周期，类似于在人口的盘馈中子星超巨星X射线二进制和Be/X射线二进制系统。我们认为，这种关系的最可能的原因是调制的进动热点或密度波的吸积或拱星盘的二元运动的系统，这意味着ULX双星和高质量X射线二元（HMXB）双星之间的物理联系。最近对银河系和麦哲伦星云HMXB以超爱丁顿速率吸积的研究，以及ULX双星在HMXB自旋周期-轨道周期图上的位置，都支持这一假说。在这项工作中发现的一个有趣的次要关系是盘馈HMXB，ULX和一组看似无关的早期型双星之间的明显联系，显示出所谓的“双周期”变化。我们认为这些系统是Be/X射线双星的直接前身星。
2020-04-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
The double pulsar: evidence for neutron star formation without an iron core-collapse supernova
双脉冲星系统PSR J 0737 - 3039 A/B是一个双中子星双星，轨道周期为2.4小时，这使得相对论轨道摄动的测量达到了很高的精度。第二次形成的中子星质量较低，系统的离心率和自行也较低，与大多数其他已知的双中子星系统相比，这表明了一种不同的演化情景。我们描述了超过6年的观测脉冲轮廓形状的分析，并提出了由此产生的限制系统的几何形状。我们发现这个系统中的回收脉冲星PSR J 0737 - 3039 A是一个近正交旋转体，其自旋和磁轴之间的平均间隔为90 +/- 11 +/- 5度。此外，我们发现一个平均95%的上限，其自旋和轨道角动量轴之间的错位为3.2度，假设所观察到的发射来自两个磁极。这种严格的限制使人们相信，形成第二颗脉冲星的超新星是相对对称的，可能涉及到电子捕获到O-Ne-Mg核心。
2013-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Testing the rotating lighthouse model with the double pulsar system PSR J0737-3039A/B
在双脉冲星PSR J0737 - 3039A/B系统中，两颗双星中的每一颗都不仅显示出从自身发出的脉冲，而且在另一颗的脉冲周期附近显示出调制。Freire等人（2009，MNRAS，396，1764）提出了一种技术，使用A对B的调制来确定脉冲星A相对于其轨道运动的旋转方向。在本文中，我们提出了另一种具有相同目的的技术。虽然Freire等人的方法分析脉冲到达时间，但我们的方法使用周期或频率（它们的逆），这可以通过类似于脉冲星搜索中使用的功率谱分析来实验确定。我们的技术是基于当从轨道平台（另一颗脉冲星）测量时，物体的自旋周期的明显变化，并且被证明完全类似于地球的恒星和太阳自旋周期之间的差异（即，恒星日和太阳日）。这种方法的两个好处是它的概念和计算简单。用这种技术直接探测自旋将在观测上验证脉冲星辐射的旋转灯塔模型，而探测自旋和轨道角动量的相对方向具有重要的演化意义。我们的技术可用于其他二元系统表现出相互诱导的现象。
2014-01-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radio Emission Region Exposed: Courtesy of the Double Pulsar
双脉冲星系统PSR J 0737 - 3039 A/B为详细探测脉冲星磁层结构、脉冲星风和相对论重联提供了特殊的可能性。我们数值模拟了脉冲星A的磁化风对脉冲星B磁层的扭曲，包括磁重联和大地岁差的影响。大地岁差导致长期的几何参数的演变，并有效地允许磁层的三维视图。使用两个免费的模型脉冲星B的磁层，改编自地球的磁层模型Tsyganenko（理想的压力限制）和邓吉（高电阻限制），我们确定的精确位置和形状的相干无线电发射产生区域内脉冲星B的磁层。我们成功地再现轨道变化和长期演变的轮廓B，以及亚脉冲漂移（由于磁层和风磁场之间的重联），并确定的位置和形状的发射区。发射区位于3750恒星半径处，呈马蹄形，中心位于极磁场线上。发射区的最佳拟合角参数表明，无线电发射是在场线上产生的，根据理论模型，场线起源于靠近极点并携带最大电流。当把两个模型放在一起考虑时，两个模型的结果是一致的，并且可以解释为什么B的射电发射在A的周期上的调制只在一定的轨道相位区域内被观察到。我们的结果意味着脉冲星A的风在1000个光柱半径范围内具有条纹结构。我们讨论了脉冲星磁层模型，相干无线电发射产生的机制，以及在相对论等离子体中的重联率这些结果的影响。
2013-10-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
The nature of pulsar radio emission
一些双星的高质量平均射电剖面在发射和吸收方面都表现出高度对称的双重特征。结果表明，这两种类型的功能所产生的分裂扇形束的异常模式曲率辐射（CR），发射/吸收的径向延伸流的磁层等离子体。由于在流的平面中没有发射率，当我们的视线通过平面时，这样的光束产生分叉发射分量（BFC）。以这种方式产生的双分量的一个独特的例子是5 ms脉冲星J1012+5307的平均剖面。我们表明，该组件确实可以很好地拟合的教科书公式的非相干光束的曲率辐射的极化状态，是正交的电子轨迹的平面。所观察到的BFC的宽度随着频率的增加而减小，其速率证实了曲率的起源。同样，双吸收功能（双凹口）产生的异常模式CR的同一束，当它被薄等离子体流遮蔽。CR产生分叉扇形光束的固有性质解释了非常自然的几何形状的双重特征，并暗示了脉冲星射电辐射的曲率起源。（略）
2009-11-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Generic Gravity Tests with the Double Pulsar
目前，双脉冲星允许测量六个后开普勒参数。此外，它的双线性质使人们可以看到两个轨道的投影半长轴。我们利用这些丰富的信息，对保守和半保守的引力理论提出了一些非常普遍的限制。
2010-01-26 astro-ph.SR gr-qc
Changes in Polarization Position Angle across the Eclipse in the Double Pulsar System
利用Parkes 64-m望远镜观测了PSR J 0737 - 3039 A/B双脉冲星系统中脉冲星A辐射在20 cm和50 cm波段的偏振位置角变化。在20 cm处，食时和食后不久的变化约为2σ，但在50 cm处不太明显。我们表明，在日食过程中的位置角的变化可以模拟在日食区域的差分同步辐射吸收。日食后位置角的变化被解释为脉冲星B磁尾的法拉第旋转。隐含的电荷密度与Goldreich-Julian密度一致，表明磁尾中的粒子能量是温和的相对论性。
2012-05-24 astro-ph.SR
Implications of a VLBI Distance to the Double Pulsar J0737-3039A/B
双脉冲星J 0737 - 3039 A/B是一个在强场区检验引力理论的独特系统。然而，这种测试的准确性将受到系统的距离和相对运动的知识的限制。在这里，我们提出了非常长的基线干涉测量观测结果，显示PSR J 0737 - 3039 A/B的距离为1150+220-160 pc，是以前估计的两倍多，并确认其低横向速度（约9 km/s）。结合十年的脉冲星计时，这些结果将允许在0.01%的水平上测试引力辐射发射理论，对预测偶极引力辐射的理论提出严格的限制。它们还可以洞察系统的形成及其高能发射的来源。
2009-02-05 astro-ph.SR
Do double features in averaged pulsar profiles decipher the nature of their radio emission?
最近发表了一篇有趣的论文，声称长期寻找的罗塞塔石碑需要破译脉冲星无线电发射的性质，最终被确定为平均脉冲星剖面的双重特征。作者认为，高度对称的分叉特征是由一束非常窄的磁场线所传导的磁层等离子体细微观流发射的异常模式曲率辐射的分裂扇形光束产生的。我们研究了导致这些有趣结论的论点，发现了一些缺陷。其中至少有一个是致命的，即在如此薄的微观等离子体流中没有足够的可用能量。利用基本脉冲星物理，我们表明，如果流是如此之薄，它的发射可以揭示基本辐射机制的签名，那么能量赤字往往是严重的，并达到几个到几个数量级（取决于实际效率转换的相对论带电粒子的可用动能到相干无线电发射）。我们确信，对本文件标题所载问题的答案肯定是否定的。
2010-05-05 astro-ph.SR
Pulsar J1411+2551: A Low Mass New Double Neutron Star System
在这项工作中，我们报告的PSR J1411+2551，一个新的二进制脉冲星发现的阿雷西博327 MHz漂移脉冲星调查的发现和表征。我们对该系统中射电脉冲星的计时观测跨度约为2.5年。这一计时活动允许其旋转周期（62.4 ms）和它的衍生物（9.6 $\pm$ 0.7）$\times 10^{-20}\, \rm s\, s^{-1}$的精确测量;从这些，我们得出了$\sim 10\,$陀螺仪的特征年龄和表面磁场强度为2.5 $\times 10^{9}$ G。这些数字表明，这颗脉冲星是通过吸积来自伴星祖先的物质而温和地再循环的。该系统有一个偏心（$e\, = \, 0.17$）2.61天的轨道。这种偏心率允许对近星点的前进速率$\dotω = 0.07686 \pm 0.00046 ^{\circ}~{\rm yr}^{-1}$进行非常重要的测量。假设广义相对论精确地模拟了轨道运动，这意味着系统的总质量M = $2.538 \pm 0.022 M_{\odot}$。最小的伴星质量是$0.92\, M_{\odot}$，最大的脉冲星质量是$1.62\, M_{\odot}$。大的伴星质量和轨道偏心率表明PSR J1411+2551是一个双中子星系统;是迄今为止已知最轻的系统，包括DNS合并的GW 170817。此外，相对较低的轨道离心率和较小的自行极限表明，第二颗超新星有相对较小的相…
2017-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
An alternative technique for timing the double pulsar system
Freire等人（2009，MNRAS，396，1764）提出了一种对双脉冲星系统PSR J 0737 - 3039 A/B（以下分别为A和B）进行计时的技术。他们的技术可以用来确定A相对于轨道平面的旋转方向。在本文中，我们提出了另一种具有相同目的的技术。两个著名的周期，恒星日和太阳日，经常被用来定义地球的自转周期。它们的差异是由与地球自转和公转有关的运动学效应引起的。我们认为这种运动学效应在双脉冲星系统中是存在的，并可用来确定双脉冲星的旋转方向。通常，B的调制频率被认为等于A的旋转频率，因为B的信号被A的能通量调制。当考虑运动学效应时，B的调制频率与太阳日和恒星日相似，略高于或低于A的自转频率。如果能找到这个频偏，就能确定A的旋转方向，并巩固灯塔模型的位置。
2014-02-04 astro-ph.SR
Constraining White Dwarf Masses Via Apsidal Precession in Eccentric Double White Dwarf Binaries
银河系短周期双白矮星（DWD）是下一代空间干涉仪的引力波（GW）源。在这里，我们调查的可能性约束的白矮星（WD）的性质，通过测量拱点进动的偏心双星。我们分析了广义相对论（GR），潮汐和旋转的贡献，通过使用详细的他WD模型拱点进动。我们发现，拱点岁差可以导致一个可检测的转变，在发出的GW信号，效果更强（弱）的二进制主机热（冷）WD。我们发现，在热（冷）DWDs潮汐占主导地位的轨道频率以上的岁差~0.01兆赫（~1兆赫）。分析这些源的拱点进动，只考虑GR可能会导致组件质量的极端高估。最后，我们推导出一个关系，关系到冷WD组件的半径和拱点进动常数，它们的质量，因此允许潮汐被用作一个额外的质量测量工具。
2011-10-12 astro-ph.SR
