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
Light curves and polarizations of gravitationally lensed kilonovae
通常认为千新星是由双中子星或黑洞和中子星合并的喷出物产生的。自由中子可能保留在喷出物的最外层，通过$β$衰变产生一种前体。在千新星向观测者传播的过程中，其中一小部分可能会被前景物体引力透镜化。在本文中，三个镜头模型，即，本文采用点质量模型、奇异等温球（SIS）模型和Chang-Refsdal模型研究了引力透镜kilonovae的光变曲线和偏振。我们发现，如果两个图像之间的时间延迟超过SIS模型中透镜质量$\sim 10^{10}~M_\odot$的喷出物加热时间尺度，则在光变曲线中将产生微小的凹凸状信号，并且在所有情况下总光度都将被放大。在大多数情况下，透镜kilonovae的偏振显着增强。未来对透镜kilonovae的探测将对喷出物的形态施加限制，并有助于确定紧凑物体合并的性质和寻找强引力透镜。
2023-01-18 astro-ph.HE
Electromagnetic counterparts of binary neutron star mergers leading to a strongly magnetized long-lived remnant neutron star
我们探讨了在大质量中子星合并后残留的大质量中子星存在$\gtrsim 0.5\,$ s的情况下，与双中子星合并有关的电磁对应物。在这项研究中，我们采用了长期的广义相对论中微子辐射磁流体动力学模拟平均场发电机效应获得的外流轮廓。我们发现，如果残余中子星的磁场被发电机效应显著放大，则高光度的同步辐射余辉可以与合并事件相关联。我们还对Kilonovae进行了辐射传输计算，发现在磁场高度放大的情况下，Kilonovae在早期可以是明亮的，而在几天内光发射迅速下降，并且在近红外波长处的长持续（$\sim 10\,{\rm d}$）发射非常明亮。所有这些特征在GW 170817中都没有发现，这表明在GW 170817中形成的合并残余中子星可能在几百毫秒内坍缩成黑洞，或者磁场放大可能是一个微小的影响。
2022-08-30 astro-ph.HE gr-qc
A Toy Model for the Electromagnetic Output of Neutron-star Merger Prompt Collapse to a Black Hole: Magnetized Neutron-star Collisions
本文系统地研究了磁化中子星的迎头碰撞。我们研究了两颗中子星合并时产生的磁场几何。此外，我们还分析了这些碰撞产生的光度，并监测了从合并到随后产生黑洞的磁场演化。在黑洞形成的时候，随着电磁场的衰减，亮度达到峰值并逐渐衰减。比较了三种不同的情况下，一个在两个中子星的初始磁场是对齐的，一个在那里他们是反对齐的，也有一种情况下，他们最初有不相等的磁场强度。我们确定区域和设置限制，使对创建和磁重联将发生在这种情况下，并进一步讨论辐射能量的限制和差异。这项研究应该被看作是一个玩具模型的情况下，残余物，一个双中子星合并，经历了一个即时崩溃的黑洞与周围的磁盘可以忽略不计。我们注意到产生的电磁脉冲类似于快速射电暴现象。我们认为，高质量的合并，导致快速迅速崩溃的黑洞和预期的流量将被观察到的距离类似的二元中子星引力波检测GW 190425的影响。
2020-04-18 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational and electromagnetic outputs from binary neutron star mergers
在吸气中子星双星的晚期，由于其高动态、强引力，会产生强的引力波辐射。此外，恒星磁层之间的相互作用可以产生相当大的电磁辐射。我们研究这种情况下使用完全广义相对论，电阻磁流体力学模拟。我们发现，这些相互作用提取系统的动能，散热，功率辐射坡印亭通量，以及开发电流片。我们的研究结果表明，这种功率可以：（i）胜过双星中的双星，（ii）显示出独特的角度和时间依赖的模式，（iii）在大的开角内辐射。这些性质表明，一些双中子星合并是理想的候选人多信使天文学。
2013-07-24 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic outflows in a class of scalar-tensor theories: binary neutron star coalescence
正如我们在以前的工作中所展示的，在某些标量张量理论中，双中子星系统的动力学和引力辐射可能与广义相对论在合并阶段的预期有很大不同。在这项工作中，我们研究这些二进制的电磁对应物的特性-磁层相互作用驱动的合并事件之前-可以提供一个独立的方法来测试重力在最强的动态阶段的二进制合并。我们发现，在这些标量张量理论的双星发射的电磁通量可以显示在特定情况下从GR预测的偏差。这些差异是相当微妙的，因此需要精细的测量来区分GR和本工作中考虑的标量张量理论类型，仅使用电磁观测。然而，如果与引力波探测相结合，电磁测量可能会提供一种方法来增加重力观测确认（或排除）GR的置信度。
2015-04-20 astro-ph.HE gr-qc
Ultrarelativistic electromagnetic counterpart to binary neutron star mergers
我们提出了一种可能性，超相对论电磁对应的引力波从双中子星合并在几乎所有的视角。我们提出的机制依赖于合并激波传播加速一个较小的质量在外部的中子星地壳到一个较大的洛伦兹因子$Γ$与较小的能量$\sim 10^{47} Γ^{-1}$尔格。这种机制是很难解决目前的三维数值模拟。流出物通过冲击周围的介质，发出持续数秒至数天的同步加速器耀斑。超相对论耀斑在早期和高能波段发光，可能被当前的X射线到射电仪器（如Swift XRT和Pan-STARRS）探测到，甚至在EVLA的低环境密度$\sim 10^{-2}$ cm $^{-3}$中也能探测到。耀斑探测并合的位置和时间，并作为黑洞-中子星流出的合并类型将是非/轻度相对论性的。
2013-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Progenitor models of the electromagnetic transient associated with the short GRB 130603B
由r-过程元素的放射性衰变提供能量的电磁瞬变，即所谓的kilonova/macronova，是至少包含一颗中子星的致密双星合并可能观测到的结果之一。最近的观测强烈地暗示了电磁瞬变的首次发现，这与短GRB 130603 B有关。我们结合数值相对论模拟和辐射转移模拟的动态喷出物的双中子星和黑洞-中子星合并，探索这一事件的可能的祖先。我们表明，在一个现实的参数范围内的喷出物模型一致再现所观察到的近红外过量。我们还表明，软状态方程模型的双中子星合并和刚性状态方程模型的黑洞-中子星合并有利于重现观测到的光度。
2013-10-06 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic precursors to gravitational wave events: Numerical simulations of flaring in pre-merger binary neutron star magnetospheres
从中子星合并事件中探测到引力波，开辟了多信使天文学的新领域，将引力波事件与短伽马射线暴和千诺瓦余辉联系起来。另一个尚未发现的电磁对应物是两颗中子星在合并前磁层的非平凡相互作用产生的前兆发射。通过对轨道中子星进行特殊相对论无力模拟，我们讨论了不同磁场方向的影响，并展示了如何通过双星中存在的差动运动显着增强发射，无论是由于恒星自旋还是恒星磁层未对准。我们发现，建立扭曲的磁通量管连接两颗星可以导致重复发射的强大耀斑的各种轨道配置。我们还讨论了耀斑过程中潜在的相干射电辐射机制。
2020-04-14 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic simulations of binary black hole-neutron stars: Precursor electromagnetic signals
首次对自旋和非自旋黑洞轨道上的中子星磁层进行了广义相对论无力模拟。我们发现有希望的前体电磁发射：典型的坡印廷光度，例如，对于1.4太阳质量的NS和10^{13}G极向磁场，6.6倍NS半径的轨道间隔为L ~ 6 x 10^{42} erg/s。坡印廷通量在方位角方向上约40度的宽光束内以及距轨道平面约60度内达到峰值，建立了可能的灯塔效应。我们的计算虽然是初步的，但我们计划在未来对这些系统进行更详细的模拟。
2013-07-17 astro-ph.HE gr-qc
General-relativistic electromagnetic fields around a slowly rotating neutron star: stationary vacuum solutions
脉冲星被认为是高度磁化的旋转中子星，沿着磁层中的磁场线加速带电粒子，并以从无线电波长到高能X射线和伽马射线的脉冲发射可见。作为高度紧凑的天体，其紧凑性接近$Ξ= R_s/R\approx0.5$，其中$\Rs=2\,G\,M/c^2$是史瓦西半径，$\{M,R\}$是中子星的质量和半径，广义相对论效应在其表面附近变得很重要。对于无线电发射应该来自的极冠来说尤其如此，导致了诸如线性和圆偏振之类的定义明确的签名。本文导出了一个推广到广义相对论的真空空间Deutsch场解的一般形式。由于电磁场的矢量球谐展开，我们能够表达的解决方案，以任何顺序的自旋参数$Ω$的紧凑的对象。我们希望这个分析可以作为一个基准来测试用于计算黑洞和中子星磁层的数值代码。
2013-08-05 astro-ph.HE gr-qc
Linking electromagnetic and gravitational radiation in coalescing binary neutron stars
本文在文献\cite{Palenzuela:2013hu}中介绍的吸气中子星双星晚期的引力和电磁辐射的研究基础上进行了扩展。恒星磁层之间的相互作用，由合并的极端动力学驱动，可以产生相当大的外流。利用相对论、电阻性MHD演化程序研究了双中子星系统在螺旋和合并过程中产生的引力波和电磁波。我们发现，恒星磁层之间的相互作用提取系统的动能和功率辐射坡印亭通量和热耗散。这些特征强烈地依赖于初始恒星磁矩的配置。我们的研究结果表明，这种功率可以强烈地胜过双星中的双星，并具有独特的角度和时间依赖的模式。我们的讨论提供了比参考文献\cite{Palenzuela:2013hu}更多的细节，显示了在螺旋过程中发生的不同效应的明确证据。我们的模拟包括实际合并后的几毫秒，并研究超大质量中子星形成过程中磁场的动力学。我们还简要讨论了观察这种排放的可能性。
2013-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Low frequency electromagnetic radiation coming from gravitational waves generated by neutron stars
我们研究了观测真空中由引力波产生的甚低频电磁辐射的可能性。我们审查的计算导致真空转换的可能性引力波到电磁波，并显示这个过程如何规避众所周知的禁止粒子生产的引力波。利用Newman-Penrose标量，我们估计了由中子星振荡产生的引力波的电磁对应辐射的光度。对电磁对应辐射的探测将为未来的航天器任务，特别是月球轨道探测器提供一种观测引力辐射的间接方法。
2017-12-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A follow-up strategy enabling discovery of electromagnetic counterparts to highly-magnified gravitationally-lensed gravitational waves
本文提出一种后续观测策略，通过识别质量间隙内引力波事件为候选透镜化双中子星并合，探测其透镜化千新星多个像，以确认透镜性质并精确定位，适用于LVK O4运行。
2025-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Upper Limit on the Dissipation of Gravitational Waves in Gravitationally Bound Systems
结果表明，一个具有一维速度色散σ的引力束缚系统最多能耗散通过它传播的引力波能量的~36（σ/c）^3，即使它们的动力学时间比波周期短。对于平均自由程等于系统大小的粒子，例如星系团中的热质子、晕中强相互作用的暗物质粒子或星系团中的大质量黑洞，极限是饱和的。对于这样的随机运动和没有共振的系统，耗散分数<10^{-6}，并没有降低引力波作为宇宙学探测器的使用。在高波频率下，耗散部分还受到碰撞频率与波频率之比的平方的抑制。由耗散产生的电磁对应物太微弱，在宇宙学距离上无法检测到。
2020-02-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Modeling dynamical ejecta from binary neutron star mergers and implications for electromagnetic counterparts
两颗中子星的并合除了发射引力波外，还会产生多种电磁信号。在这项工作中，我们结合了大量的数值相对论模拟不同的群体进行，我们提出了适合的质量，动能，和速度的动态喷出的物质。此外，我们评论喷出物的几何形状和组成，并讨论恒星的个别旋转的影响。导出的拟合可以用来近似的光度和光曲线的千新星（macronovae）和估计的无线电耀斑的主要属性。在GW检测的情况下，当质量的第一估计可用时，二元参数和EM信号之间的这种相关性允许近似可能的EM对应物。经过可能的kilonovae观测，我们的结果也可以用来限制数值相对论模拟所覆盖的参数空间的区域。
2016-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Follow-up Observations of Binary Neutron Star Mergers with Early Warnings from Decihertz Gravitational-wave Observatories
我们调查的前景电磁后续观测的双中子星（BNS）合并，与早期预警的帮助下，分赫兹引力波（GW）天文台，B-DECIGO和DO-最佳。在前人工作的基础上，我们不仅对不同$γ$射线卫星和BNS星群模型的联合短$γ$射线暴（sGRB）探测率进行了快速评估，而且对不同极限星等的巡天望远镜的多波段千诺瓦探测进行了详细的分析和结果。在一个假设的4年的任务时间为分赫兹GW观测站，我们发现，对于电磁后续行动的目标，DO-最佳表现优于B-DECIGO作为一个整体的检测率，并有一个更大的可探测距离联合sGRB/kilonova搜索。以BNS合并的对数正态总体模型和一天的预警时间为例，讨论了利用电磁设备和分赫兹GW探测器进行的各种协同观测的定位和定时精度以及红移分布。在此基础上，我们提出了一种可行的“等待”模式作为未来多信使天体物理的新探测模式。
2022-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic draping of merging neutron stars
我们首先推导出一组描述相对论性无力等离子体的一般定态组态的方程，而不假设任何几何对称性。然后，我们证明，电磁相互作用的合并中子星必然是耗散的，由于电磁披覆的效果-创建耗散区附近的恒星（在单磁化的情况下）或在磁层边界（在双磁化的情况下）。我们的结果表明，即使在单一磁化的情况下，我们预计相对论射流（或“舌头”）的产生，相应的光束发射模式。
2022-11-29 astro-ph.HE
Variability in Short Gamma-ray Bursts: Gravitationally Unstable Tidal Tails
短伽马射线暴被认为是两颗中子星或一颗中子星与恒星质量的黑洞合并的结果。合并的最后阶段通常伴随着喷出物的一个或多个潮汐“尾巴”的产生，这些尾巴在晚些时候落回残留盘系统。使用线性稳定性分析的结果，我们表明，如果这些尾巴的材料被建模为绝热和有效绝热指数满足$γ\ge 5/3$，那么尾巴是引力不稳定和崩溃，形成小规模的结。我们分析估计这些结的属性，包括它们的间距沿潮汐尾和产生的总数，以及它们对合并残余物的质量返回率的影响。我们进行流体动力学模拟的破坏多方（多方和绝热指数PDMATHAMN相等），$γ=2$中子星的黑洞，并找到协议的线性稳定性分析的预测和不稳定性崩溃的结的分布。这些结返回到黑洞会引起回退率的变化，这可以表现为伽玛射线暴的光变曲线的变化，以及--取决于不稳定运行的速度--即时发射。由这些节点的返回引起的后期变率也与在一些GRB中观察到的扩展发射一致。
2020-06-23 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Composition $g$-modes and $f$-modes of neutron stars with gravitationally coupled dark matter: degeneracy with the symmetry energy
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔克拉国家理工学院）；Goethe Universität（歌德大学）
研究引力耦合暗物质中子星的g模与f模，发现g模主要受对称能影响而非暗物质，暗核心对f模与潮汐形变率关系有微小但显著的偏离。
2026-10-08 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Prospects for detecting and localizing short-duration transient gravitational waves from glitching neutron stars without electromagnetic counterparts
众所周知，中子星的旋转频率会加速，这被称为毛刺。高度磁化的旋转中子星（中子星）经常被射电望远镜（和其他频率）观测到，在那里，毛刺被观察到作为脉冲的不规则到达时间，而这些脉冲在其他情况下是非常规则的。孤立中子星中的一个小故障可以激发基模振荡，从而产生引力波。电磁观测脉冲星（以及脉冲星故障）需要脉冲星的定向，使喷流指向探测器，但这并不是对引力波发射的要求，因为引力波发射是各向同性的，而不是像喷流。因此，引力波观测有可能发现附近的中子星，那里的喷流不指向地球。在这项工作中，我们研究的前景，发现毛刺中子星使用一个通用的全天搜索短持续时间的引力波瞬变。该分析涵盖了从LIGO-Virgo探测器的$1-4$ kHz到几秒信号的高频范围。我们为LIGO-Virgo探测器的第三次观测运行设定了上限，并对即将到来的LIGO、Virgo、KAGRA和LIGO印度的观测运行提出了展望。我们发现，可检测到的毛刺大小将在$10^{-5}$赫兹左右的第五次观测运行的旋转频率和距离的船帆座脉冲星。我们还提出了仅用引力波定位这些源在天空中的方向的前景，这可以促进电磁跟踪。我们发现，对于五个检测器配置，定位能力的$10^{-5}$ Hz的毛刺大小是大约$132\,\mathrm{deg}^{2}$在$1σ$的置信度为$50\%$的事件与船帆座的距离和自旋频率。
2022-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Hydrodynamic and Electromagnetic Discrepancies between Neutron Star and Black Hole Spacetimes
本文通过广义相对论流体与电磁模拟，揭示中子星高阶多极矩导致其外部吸积流和磁层与黑洞Kerr时空存在显著差异，指出在中子星数值模拟中使用Kerr度规具有重要局限。
2025-05-08 astro-ph.HE gr-qc
The Dark Side of Neutron Stars
我们回顾了严格的限制，不对称玻色子暗物质的基础上观察老中子星。在一定条件下，暗物质粒子以非对称玻色子WIMP的形式可以有效地被捕获到附近的中子星上，在那里它们可以迅速热化并集中在恒星的核心。如果某些条件得到满足，WIMP粒子群可能会因引力而坍缩，形成一个黑洞，最终摧毁恒星。基于附近古老的中子星的存在，我们可以排除某些类别的暗物质候选者。
2013-08-14 astro-ph.HE
Binary Neutron Star Mergers with Missing Electromagnetic Counterparts as Manifestations of Mirror World
我们认为，大部分的二进制合并，这可能会提供引力波信号可检测的LIGO/室女座，从隐藏的镜像部门出现。除了引力作用，镜像粒子不会与普通观测者发生相互作用，这就是为什么与镜像物质组成的成分合并时，预期不会有伴随引力波的电磁信号。因此，如果宇宙的暗物质预算主要是由镜像粒子贡献的，我们预测，只有大约一个双中子星（中子星-黑洞）合并的10个，可观察到的LIGO/处女座，特别是在相对于视线有利的条件下，可能伴随着提示伽马射线暴和其他电磁信号适合后续观测。LIGO/Virgo在第三次观测运行期间记录的候选事件列表似乎支持我们的预测。
2020-04-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Magnetic frame-dragging correction to the electromagnetic solution of a compact neutron star
本文提出考虑磁参考系拖曳修正的慢旋转磁化中子星解析解，发现该修正导致磁场产生百分比量级变化，并通过二维粒子模拟验证了其能降低瞬态波幅度并提升模拟效率。
2024-01-07 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Stars Mass-Radius relationship and Electromagnetic follow-up of Kilonovae
当两颗中子星相撞时，喷出物产物的放射性衰变会产生多波段电磁辐射，称为Kilonova（KN）。在这篇文章中，我们讨论了致密物质的状态方程如何影响KN喷出物的质量和速度，从而影响其光变曲线。使用这些信息编码在恒星质量半径的关系，我们阐述了如何在光子通道的未来实验观测，除了互补的多信使探测器，可以提供一个新的和更详细的了解状态方程的核物质。
2021-05-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Electromagnetic Chirps from Neutron Star-Black Hole Mergers
我们计算了一个伽玛射线耀斑的电磁信号来自表面的中子星合并前不久与一个黑洞的同伴。使用一个新版本的蒙特卡罗辐射输运代码Pandurata，采用动态时空，我们整合光子测地线从中子星表面，直到他们到达一个遥远的观察者或被捕获的黑洞。伽马射线的光变曲线受到许多相对论效应的调制，包括多普勒光束和引力透镜。由于光子来自于吸入的中子星，光变曲线与相应的引力波形非常相似：啁啾信号的特征是频率和振幅稳定增加。我们建议使用类似于LIGO数据分析中使用的匹配滤波算法来搜索这些电磁啁啾。
2017-04-25 astro-ph.HE
Accretion disks around neutron and strange stars in $\mathcal{R}^2$ gravity
研究了在$\mathcal{R}^2$引力作用下中子星和奇异星周围吸积盘的电磁波谱。静态和快速旋转模型进行了研究。所得结果与广义相对论的结果进行了比较。结果发现，对于质量和角速度相等的模型，两种理论的结果相差约50%，光度相差约20%.对于以凯尔珀速度旋转且质量相等的模型，观察到的差异要低得多。
2016-06-05 astro-ph.HE gr-qc
Triaxially-deformed Freely-precessing Neutron Stars: Continuous electromagnetic and gravitational radiation
中子星（NS）的形状与其内部结构和超核物质的状态方程密切相关。一个快速旋转的，不对称的NS在银河系进行自由岁差，使其成为一个潜在的来源，多信使观测。自由岁差可以表现在（i）连续引力波（GW）的频谱在千赫兹波段的地面GW探测器，和（ii）的定时行为和脉冲轮廓特征，如果NS作为一个脉冲星与无线电和/或X射线望远镜监测。我们扩展了以前的工作，并详细研究了三轴变形NS的自由进动的分析和数值方法。特别是，其相关的连续GW和脉冲信号的推导。明确的例子说明了连续的GW，以及在时域和频域的定时残差。这些结果可用于未来的三轴变形自由旋进NS的多信使观测，以提取尽可能多的科学含义。
2020-08-13 astro-ph.HE gr-qc
A brief overview of black hole-neutron star mergers
在地面引力波观测可探测到的三种主要双星中，黑洞-中子星（BHNS）合并仍然是最难以捉摸的。虽然候选BHNS存在于高级LIGO/Virgo合作的第三次观测运行期间发布的触发器中，但到目前为止尚未确认检测。至于双中子星系统，BHNS双星使我们能够探索广泛的物理过程，包括中子星状态方程，核合成，恒星演化，高能天体物理和宇宙膨胀。在这里，我们回顾一些BHNS系统的主要特征：破坏和非破坏双星之间的区别，BHNS合并可以产生的流出类型，以及可以从观测它们的引力波和电磁信号中提取的信息。我们还强调，对于最有可能的二元参数，BHNS合并似乎不太可能电源电磁信号比二元中子星系统。最后，我们讨论了一些问题，仍然限制了我们的能力，从BHNS二进制模型和解释电磁信号。
2020-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Multipolar electromagnetic fields around neutron stars: exact vacuum solutions and related properties
中子星周围的磁场拓扑是脉冲星磁层物理研究的关键问题之一。一个非常广泛的文献存在关于一个偶极磁场的假设，但很少取得进展，试图包括多极组件在一个自洽的方式。在本文中，我们研究的多极电磁场锚定在恒星的影响。给出了任意阶$l$的封闭形式的精确解析解，并将其应用于延迟点四极子（$l=2$），六极子（$l=3$）和八极子（$l=4$），延迟点偶极子（$l=1$）的推广.我们还比较了从每个多极的坡印廷通量，并表明自旋下降的光度取决于比率$R/r_{\rm L}$，$R$是中子星半径和$r_{\rm L}$的光柱半径。因此，制动指数也取决于$R/r_{\rm L}$。由于这样的多极场具有非常不同的拓扑结构，最重要的是较小的长度尺度相比，偶极场，特别是接近中子星，我们调查的变形的极冠引起的这些多极场。这种磁场可能对解释怀疑来自这些极冠的脉冲无线电发射以及从高能光变曲线拟合推导出的推断几何形状和磁场强度产生强烈影响。在四极场的情况下，我们强调了两极焦散线模型和我们的新多极焦散线模型之间的区别。在这方面，我们证明，工作与偶极场可以是非常误导。
2015-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the ellipticity and frequency of binary neutron star remnant via its gravitational-wave and electromagnetic radiations
本研究利用贝叶斯框架结合模拟的X射线和引力波信号，约束双中子星并合残骸（超质量中子星）的椭圆率和初始频率，发现联合分析可将参数置信区域缩小约10^5倍。
2023-05-02 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Signatures of Neutron Star Mergers in the Advanced LIGO Era
包含中子星和恒星质量黑洞的双星合并是未来几年内由干涉仪Advanced LIGO和Virgo直接探测引力波的最有希望的来源。同时探测到这些事件的电磁辐射将大大提高这些发现的科学回报。本文综述了中子星双星合并过程中不同阶段电磁信号和多波长电磁信号的模拟研究现状。我们专注于这些观测提供了最灵敏的诊断合并物理和贡献的快速中子捕获（$r$ -过程）在银河系中的元素的合成。我们还概述了这一快速发展的领域的观测和理论方面的预期未来发展。
2015-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Slowly Rotating Two-Fluid Neutron Stars: Coupled Frame-Dragging, Inertia Splitting, and Universal Relations
Kochi University（高知大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心（iTHEMS））；University of Tübingen（蒂宾根大学）
本文提出一个全相对论框架，研究引力耦合双流体中子星的旋转响应。通过推导耦合平衡和框架拖拽方程，发现双流体系统存在两种固有旋转本征模，且有效总转动惯量仅依赖平衡背景。
2026-03-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Reconnection-powered fast radio transients from coalescing neutron star binaries
本研究通过全局无力电动力学模拟证明，磁场远低于磁星水平的中子星双星并合可产生毫秒级快速射电暴样暂现源，其机制为磁重联增强导致电流片碎裂成等离子体团并碰撞发射相干辐射。
2023-04-17 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Merger Remnants
双中子星合并观测是一种独特的方式，限制在极端的基础物理和天体物理学。引力波事件及其电磁对应物的解释主要依赖于合并残余物的广义相对论模型。定量模型只能通过3+1维的数值相对论模拟来获得，包括核物质、电磁和弱相互作用的详细输入物理。本审查总结了目前对合并残余物的理解，重点是与多信使观测有关的一些方面。
2020-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Simulating Binary Neutron Stars with Hybrid Equation of States: Gravitational Waves, Electromagnetic Signatures, and Challenges for Numerical Relativity
与两颗中子星合并有关的引力波和电磁信号使我们能够测试超核密度物质的性质。由于控制中子星内部的物态方程只是松散的约束，甚至有可能在中子星的核心内存在奇异的夸克物质。通过数值相对论模拟研究了奇异夸克物质核对双中子星合并的影响。有趣的是，如果数值分辨率不够高，强相变会导致数值格式的收敛阶降低到一阶。因此，在产生用于具有强相变的状态方程的高质量引力波模板方面增加了额外的挑战。针对一个与GW 170817一致的等质量组态，我们计算并讨论了相关的引力波信号和一些与两颗恒星合并有关的电磁对应物。我们发现，现有的波形近似用于分析GW 170817允许描述这种系统的数值不确定性，其中，然而，是几倍大于纯强子状态方程，这意味着更高的分辨率已被用于准确的引力波模型比较。我们还表明，对于所选择的状态方程，描述合并时刻后的引力波发射的准普适关系似乎是成立的，并且与我们选择的设置相关联的电磁特征不足以解释与GW 170817相关的千诺瓦。
2019-08-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Flickering pulsations in bright X-ray pulsars: the evidence of gravitationally lensed and eclipsed accretion column
本文研究明亮X射线脉冲星脉冲轮廓的闪烁变率，结合吸积率涨落、吸积柱几何变化与引力弯曲，提出并在V0332+53中探测到中子星掩食吸积柱的特征，从而约束吸积柱高度。
2024-04-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Multipolar electromagnetic fields around neutron stars: general-relativistic vacuum solutions
中子星内部和周围的磁场是脉冲星磁层活动的核心。强磁场产生了量子效应，这是产生轻子对和随后的宽带辐射的基本成分。电磁场拓扑结构的多样性可能导致观测到的中子星类的多样性。因此，重要的是将多极分量包括到假定占主导地位的偶极磁场。在最近的文献中，已经计算出了牛顿引力中这些多极子的精确解析解。然而，平坦时空不足以描述中子星周围的物理。我们推广的多极表达式的强引力制度，通过使用一个缓慢旋转的度规近似，如预期的中子星周围。计算了包含坐标系拖曳的电磁场的近似公式，由此我们估计了坡印亭通量和制动指数。给出了紧性和自旋参数对首序的修正。就自旋下降光度而言，它表明，帧拖动仍然无关紧要。对于从四极子开始的高阶多极子，电部分可以比磁部分更有效地辐射。分析和数值工具。
2017-02-10 astro-ph.HE
Testing the equation of state of neutron stars with electromagnetic observations
中子星是宇宙中可直接观测到的天体，是研究极端物理条件下物质行为的独特天体物理实验室。这本书的一章致力于描述如何电磁观测，特别是在X射线，光学和无线电波长，可以用来测量质量和半径的中子星，以及如何这导致约束状态方程的超致密物质。在这一努力中，有准确的理论模型来描述天体物理数据是必不可少的。我们将回顾限制中子星质量和半径的不同方法，讨论过去十年中取得的主要观测结果和理论发展，并展望新的和即将到来的地基和天基观测站如何取得进一步进展。
2018-06-07 astro-ph.HE
Relativistic dynamics of superfluid-superconducting mixtures in the presence of topological defects and an electromagnetic field with application to neutron stars
导出了超流-超导混合体与电磁场耦合的相对论动力学方程。为了明确起见，并考虑到我们的结果可能应用于中子星，我们假设混合物是由超流中子、超导质子和正常电子组成的。质子超导的I型和II型进行了分析，并允许可能存在的中子和质子涡旋（或磁畴的情况下，I型质子超导）。导出的方程忽略了除相互摩擦耗散之外的所有耗散效应，并且对任意温度都有效（即它们并不意味着所有核子都是成对的），这对磁星条件特别重要。结果表明，对于典型的中子星，这些一般方程可以得到很大的简化，并证明了一种磁流体动力学近似的合理性。我们的结果与文献中的非相对论公式进行了比较，发现了一些差异，特别是，它表明，一般情况下，电位移${\pmb D}$不符合电场${\pmb E}$，相反，在以前的作品中所述。这里开发的相对论框架是很容易扩展到更复杂的微观物理模型，它提供了必要的基础，逼真的中子星的建模。
2017-01-24 astro-ph.HE cond-mat.supr-con gr-qc
Propagation of Electromagnetic Waves in Neutron Star
研究了电磁波在中子星稠密介质中的传播特性。指出电磁波在这种稠密介质中传播时，会产生一个纵向分量。利用量子电动力学（QED）的重整化方案研究了电磁波在横向和纵向的行为。介质对电磁波的响应表明，由于电磁波与物质的相互作用，致密材料的电磁特性被修改。利用量子电动力学，得到了致密物质的介电常数、磁导率和折射率等电磁性质的表达式。结果被应用到一个特定的明星说明。
2019-11-05 astro-ph.HE nucl-th
Optimal neutron-star mass ranges to constrain the equation of state of nuclear matter with electromagnetic and gravitational-wave observations
利用一个非常大的物理上合理的状态方程（EOSs）包含超过$10^{7}$成员，并产生超过$10^{9}$恒星模型库，我们进行了调查的影响，通过电磁观测的中子星半径测量可以对状态方程的核物质。预计正在进行的\textit{Neutron Star Interior Composition Explorer}飞行任务不久将进行这种测量，并将补充引力波探测对地球观测系统的限制。由于我们的EOS库的统计范围很大，我们可以获得对通常假设的第一个定量估计，即在测量质量最大的中子星（尽管很罕见）的半径时，EOS的高密度部分受到最好的约束，质量为$M\gtrsim2.1\,M_\odot$。同时，我们发现，中子星的半径测量质量$M\simeq1.7-1.85\,M_\odot$可以提供最强的约束的低密度部分的状态方程。最后，我们量化了未来任务的半径测量如何进一步提高我们对核密度下物质状态方程的理解。
2019-08-08 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Electromagnetic precursors to black hole - neutron star gravitational wave events: Flares and reconnection-powered fast-radio transients from the late inspiral
本研究利用广义相对论无力电动力学模拟发现，黑洞-中子星双星晚期旋近阶段的磁层相互作用会产生依赖磁场方向的电磁耀斑，可能引发类似快速射电暴的暂现源和X射线辐射，为引力波事件提供可探测的电磁前兆。
2023-09-28 astro-ph.HE
General-relativistic electromagnetic fields around a slowly rotating neutron star: time-dependent pseudo-spectral simulations
脉冲星被认为主要通过大振幅低频电磁波释放其旋转动能，该电磁波最终转化为粒子产生、加速以及随后的宽带辐射光谱。到目前为止，还没有关于中子星磁矩和自旋频率（包括广义相对论效应）的精确自旋下降光度的详细计算。估计通常根据平坦时空磁偶极子公式给出。本文致力于寻找慢转磁化中子星周围广义相对论电磁场的精确解。在以前的工作中，我们已经找到了这个问题的近似稳态解。在这里，我们再次解决这个问题，但使用更一般的方法。我们确实解决了一个弯曲的真空时空中的3+1形式的完整的时间相关的麦克斯韦方程组。数值代码是基于我们的伪谱方法暴露在以前的文件平坦的时空。我们将其调整为任意固定的背景度量。固定的解决方案很容易获得和半分析计算相比。
2014-01-07 astro-ph.HE
Constraining neutron star radii in black hole-neutron star mergers from their electromagnetic counterparts
黑洞（BH）和中子星（NS）双星的合并是令人感兴趣的，因为引力波（GW）的发射可以被电磁（EM）对应物所跟随，这可以为短的伽马射线暴提供动力。到目前为止，LIGO/Virgo只观察到一个候选的BH-NS事件，GW190426\_152155，它没有被任何EM对应事件跟随。我们讨论了如何存在（不存在）的残余磁盘，这权力的EM对应，可以与自旋测量LIGO/室女座一起使用，推导出NS的半径的下限（上限）。对于GW190426\_152155的情况，自旋和质量比上的大测量误差阻止对NS半径设置上限。当BH自旋的对齐分量（相对于轨道角动量）最大时，我们提出的方法效果最好，并且可以用于补充可以从GW信号中提取的信息，以获得关于NS状态方程的有价值的信息。
2021-03-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Analytic properties of electromagnetic field of binary compact stars and electromagnetic precursors to gravitational waves
解析地研究了包含至少一颗中子星的密近双星周围真空中电磁场的性质。我们表明，中子星的轨道运动诱导高多极模式的电磁场合并之前。这些模式被叠加形成一个螺旋臂配置和它的边缘被发现是一个可能的网站为磁重联。这些模式也使中子星双星的总坡印亭通量增加了2- 4倍。我们还指出，由轨道运动引起的电场导致磁层周围的双星和估计其等离子体密度，它有不同的参数依赖于Goldreich-Julian密度。利用这些性质，我们讨论了引力波事件可能的电磁对应物，并确定无线电前兆，如快速射电暴，作为最有前途的观测目标。
2020-08-11 astro-ph.HE
Electromagnetic signals from the decay of free neutrons in the first hours of neutron star mergers
中子星合并后的最初几个小时被认为提供了几个紫外/光学/近红外信号：$ β$ -自由中子的衰变发射，茧中冲击重元素的放射性衰变和茧的冷却发射。在这里，我们考虑两个额外的发射源：$ β$ -衰变的自由中子在茧和同步加速器的$ β$ -衰变电子。我们提出了3D RHD模拟的射流传播的多层喷出物从合并和半解析计算所得的光变曲线。我们发现，在高纬度地区的自由中子发射被茧增强了几倍，以提供宽（$ \lesssim 60^\circ $）和短（$ \sim 1 $小时）的紫外信号，其绝对幅度可以达到$\gtrsim$-15，与冷却发射相当。如果喷射出的中子物质质量是$ M_n \gtrsim 10^{-4}{\rm M_\odot} $，同步辐射可能会产生一个长（$ \sim 8 $小时）的准各向同性UV/光学信号，其绝对幅度在-12和-15之间，具体取决于磁场。如此高质量的温和相对论成分可能会部分掩盖茧的冲击r过程元素，从而减弱其放射性衰变发射。未来对这些时间尺度的观测，包括零探测，可能会限制喷出的中子物质质量，并揭示喷出物和喷射茧的特性。
2020-02-05 astro-ph.HE
Combining Electromagnetic and Gravitational-Wave Constraints on Neutron-Star Masses and Radii
我们执行联合贝叶斯推断的中子星质量和半径的约束条件的基础上GW 170817，静态低质量X射线双星（QLMXB），光球半径膨胀X射线爆发（PRE），和X射线定时观测J 0030 +0451的观测。使用该数据集，先验分布的形式仍然对后质量-半径（MR）曲线和状态方程（EOS）有影响，但这种影响小于最近单独考虑QLMXB时获得的影响。我们分析了电磁数据的一致性，包括“内在散射”的不确定性的贡献，并发现只有轻微的扩大后验。这表明，引力波和电磁观测的中子星结构提供了一个一致的图片的中子星质量半径曲线和状态方程。
2020-11-17 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Electromagnetic Evidence that SSS17a is the Result of a Binary Neutron Star Merger
在激光干涉引力波天文台和室女座干涉仪探测到引力波源GW 170817 11小时后，在星系NGC 4993中发现了一个相关的光学瞬变SSS 17 a。虽然引力波数据表明GW 170817与两个紧凑物体的合并一致，但电磁观测提供了该系统性质的独立约束。在这里，我们综合了一米两半球合作收集的SSS17a的所有光学和近红外光度学和光谱学。我们发现SSS17a不同于其他已知的瞬变。这个来源最好用由快速中子俘获（r过程）产生的放射性元素组成的千诺瓦理论模型来描述。我们发现SSS17 a是中子星合并的结果，加强了引力波的结果。
2017-10-16 astro-ph.HE
Gravitationally Focused Dark Matter Around Compact Stars
如果暗物质自我湮灭，那么当它的密度很高时，它可能会产生可观测到的信号。细节取决于暗物质的内在属性以及它如何在空间中聚集。例如，某些暗物质候选者的密度轮廓可能会在朝向银河系中心的方向上急剧上升，以至于自湮灭产生可检测到的伽马射线辐射。在这里，我们讨论了湮灭信号可能出现在紧凑物体附近的可能性（例如，中子星或黑洞），即使当物体附近的暗物质密度均匀时也是如此。引力聚焦产生局部密度增强，其轮廓大约随着与致密恒星距离的平方根倒数而下降。虽然几何稀释可能会压倒来自这种局部增强的湮灭信号，但与紧凑对象相关的磁场可以增加信号相对于背景的对比度。
2011-12-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Possible Electromagnetic Phenomena during the Coalescence of Neutron Star-Black Hole Binary Systems
考虑了中子星-黑洞双星合并过程中电磁辐射产生的可能模型。考虑到中子星的状态方程和合并前双星的转动，计算了中子星与黑洞合并时黑洞周围残留盘的质量.用粒子数综合法计算了双星系统合并前的参数（质量比、组分转动、中子星磁场）。导出合并后的黑洞周围的残余盘的质量，用于估计由Blandford-Znajek机制发射的相对论性喷流的动能。在不超过1-10\%的聚结中（取决于状态方程）获得了形成短伽马射线暴所需的大于$\sim 0.05 M_\odot$的盘质量。效率较低的共同信封（一个大的参数$α_{CE}$）导致一个明显更大的百分比的事件与天体物理学有趣的EM能量释放。对于一个大的质量比的双星，其中磁化中子星不受潮汐破裂之前的合并，形成一个带电的旋转黑洞（沃尔德电荷）的可能性被认为是和估计的最大EM功率释放后，这样一个黑洞合并。讨论了脉冲星-黑洞双星在合并前的相对论轻子等离子体中引力波向电磁波的转换。
2020-05-28 astro-ph.HE
Heavy elements and electromagnetic transients from neutron star mergers
本文综述了中子星并合抛射物的质量抛射机制、性质及其驱动的千新星暂现源，总结了GW170817带来的认识，指出未解问题与未来方向，并提供基于WinNet的公开加热率库和拟合公式。
2022-10-13 astro-ph.HE
