通过分析9年的费米-LAT观测,我们最近研究了著名的球状星团47 Tuc的光谱特性(Brown et al. 2018)。特别是,我们研究了几种模型来解释观测到的伽马射线发射,从毫秒级双星(MSP)到暗物质(DM),后者模型的动机是最近的证据表明,47 Tuc拥有一个中等质量的黑洞(IMBH)。这项调查发现的证据表明,从47 Tuc观测到的伽马射线发射是由于两个源人口的MSP和DM。在Bartels \& Edwards(2018)中,作者评论说,这一证据是(Brown et al. 2019)中使用的MSP光谱的伪影。在这里,我们回答这个评论,并认为Bartels \& Edwards(2018)的作者(i)没有适当考虑他们结果的一个非常重要的含义,(ii)在考虑不确定性时,我们的MSP拟合和他们的MSP拟合之间存在紧张关系。因此,我们仍然得出结论,有证据表明DM组件,激发了更深入的无线电研究的突出球状星团47 Tuc。
英文摘要:
Analysing 9 years of Fermi-LAT observations, we recently studied the spectral properties of the prominent globular cluster 47 Tuc (Brown et al. 2018). In particular, we investigated several models to explain the observed gamma-ray emission, ranging from millisecond pulsars (MSP) to Dark Matter (DM), with the motivation for the latter model driven by recent evidence that 47 Tuc harbours an intermediate-mass black hole (IMBH). This investigation found evidence that the observed gamma-ray emission from 47 Tuc is due to two source populations of MSPs and DM. In Bartels \& Edwards (2018), the authors comment that this evidence is an artifact of the MSP spectra used in (Brown et al. 2019). Here we reply to this comment and argue that the authors of Bartels \& Edwards (2018) (i) do not give due consideration to a very important implication of their result and (ii) there is tension between our MSP fit and their MSP fit when taking uncertainties into consideration. As such, we still conclude there is evidence for a DM component which motivates a deeper radio study of the prominent globular cluster 47 Tuc.
PSR J0024$-$7204ai: a massive, eccentric binary system in the globular cluster 47 Tucanae
Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所);Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn(波恩大学);Fakultät für Physik, Universität Bielefeld(比勒费尔德大学物理学院);Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Bologna(博洛尼亚大学物理与天文学系);INAF, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna(意大利国家天体物理研究所博洛尼亚空间科学与天体物理观测站);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology(斯威本科技大学天体物理学与超级计算中心);INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari(意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台);South African Radio Astronomy Observatory(南非射电天文观测站)
Chandra studies of the globular cluster 47 Tucanae: A deeper X-ray source catalogue, five new X-ray counterparts to millisecond radio pulsars, and new constraints to r-mode instability window
Internal gas models and central black hole in 47 Tucanae using millisecond pulsars
尽管考虑到恒星演化的质量损失,但球状星团中的气体含量似乎很低,因此其测量非常难以捉摸。限制球状星团中电离气体存在的一种方法是通过它对星团中毫秒级恒星辐射的色散效应。这一效应使弗莱雷等人在2001年首次在球状星团中探测到任何种类的气体,即土卡星团47。通过利用额外12年的计时结果,以及对47个Tuccenda中新的毫秒双星的观测,我们重新审视了这一测量:我们首先使用了整套可用的计时参数,以测量星团的动力学特性和双星的三维位置。然后,我们应用并测试了各种气体分布模型:假设气体密度恒定,我们确认检测到数密度为$n= 0.23\pm 0.05$ cm $^{-3}$的电离气体,大于先前的测定值(在2 $σ$不确定度下)。预测密度降低或遵循恒星分布密度的模型非常不受欢迎。我们还能够调查存在的中间质量黑洞在集群的中心,显示这是不需要的现有数据,与上限的质量在$\sim 4000$ M $_{\odot}$。
Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所);Fakultät für Physik, Universität Bielefeld(比勒费尔德大学物理学院);Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn(波恩大学);South African Radio Astronomy Observatory(南非射电天文观测站);INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari(意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台)
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。