Increasing the detectability of long-period and nulling pulsars in next-generation pulsar surveys
针对长周期和消零脉冲星，模拟SMART巡天数据，比较FFT、FFA和SPS三种搜索方法的灵敏度与速度，为下一代巡天提供优化策略。
2024-06-06 astro-ph.HE physics.comp-ph
Detectability of continuous gravitational waves from magnetically deformed neutron stars
中子星内部包含着极其强大的磁场。它们的作用是使恒星的形状变形，导致连续的引力波发射。中子星的磁形变取决于其磁场的细节，即其几何形状和强度。此外，它取决于它们的组成，由状态方程描述。不幸的是，磁场的结构和中子星的状态方程都是未知的，并且评估来自中子星的连续引力波的可探测性受到这些不确定性的影响。使用我们最近的结果有关的中子星的磁变形，其质量和半径，并考虑到银河系脉冲星人口，我们评估连续引力波的可探测性从银河系中的脉冲星-描述的现实的状态方程，目前允许的观测和核物理约束-由引力波探测器。
2021-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Assessing the detectability and identification of pulsar halos with H.E.S.S. and CTAO
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier, CNRS/IN2P3（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室，蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心/法国国家核子与亚核子物理研究所）
本研究评估H.E.S.S.和CTAO对脉冲星晕的探测能力，通过模拟数据和模板模型，证明CTAO能显著提升晕与二维高斯源的区分度，并量化弥散辐射对参数估计的影响。
2026-09-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multi-messenger detectability of continuous gravitational waves from the near future to next generation detectors
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
研究通过评估未来和下一代探测器对连续引力波的探测能力，探讨了其在天体物理和粒子物理中的潜在影响。
2026-09-10 astro-ph.HE gr-qc
Neutron star glitches have a substantial minimum size
闪变是一种突然的自旋上升事件，它打断了中子星稳定的自旋下降，被认为是由于中子星中存在超流成分。然而，精确的故障机制及其触发仍然未知。小故障的大小是基本物理模型的关键诊断。虽然理论模型长期以来一直考虑到最大的毛刺，但一直假设最小尺寸低于测量的可检测性极限。在本文中，我们定义了一般的毛刺可检测性限制，并使用它们对29年的螃蟹脉冲星的日常观测，在Jodrell银行天文台进行。我们发现，所有的毛刺都远高于可检测性极限，通过使用自动化方法搜索小事件，我们能够发现完整的毛刺大小分布，没有偏见。与大多数模型的预测相反，该分布呈现出低于~0.05 $μ$ Hz的毛刺数量的快速减少。这个基本上最小的尺寸表明，故障必须涉及至少几十亿个超流体涡旋的运动，并提供了额外的可观察性，这可以极大地帮助识别触发机制。我们的研究还表明，毛刺是明确分开的所有其他旋转不规则性。这支持了这样的想法，即毛刺的起源是不同的定时噪声，其中包括未建模的随机波动的旋转速率的恒星。
2014-02-28 astro-ph.HE
Detectability of Gravitational Waves from High-Redshift Binaries
最近没有从脉冲星定时阵列检测到引力波背景，这给超大质量黑洞双星的演化带来了进一步的不确定性。我们研究了当前引力波天文台探测单个双星的能力，并证明，与传统观点相反，有些双星在整个宇宙中原则上是可以探测到的。特别是，一个二进制的静止帧质量$\gtrsim10^{10}\,M_\odot$可以检测到当前的定时阵列在任意高的红移。同样的声明将适用于具有更敏感的未来数组的较小规模的二进制文件。因此，未来对纳赫兹引力波的研究可能会扩大到不断发展的高红移双星。我们计算的最大距离，可以观察到的脉冲星定时阵列和其他探测器，适当占红移和使用现实的二进制波形。
2016-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Ultraluminous X-ray pulsar: accreting magnetar?
磁星是一种特殊的中子星。也可能有吸积磁星。从对孤立磁星的研究中可以看出，仅具有强偶极场的中子星不是磁星。超慢X射线星可能只是吸积高磁场中子星。超亮X射线脉冲星NuSTAR J095551+6940.8可能是一颗吸积磁星。它可能是一个吸积的低磁场磁星，多极场为10^14 G，偶极场为10^12 G。这一观点与孤立磁星的研究是一致的。双星演化过程中的超亮X射线脉冲星阶段可能会产生大质量的毫秒脉冲星。
2015-08-13 astro-ph.HE
Detectability of ultrahigh energy cosmic ray signatures in gamma rays
超高能宇宙射线注入星系际介质，通过初级粒子与辐射背景相互作用产生高电磁分量，导致以源位置为中心的GeV-TeV γ射线晕的产生。本文探讨了这种伽马射线晕的可探测性的前景。我们探索了广泛的天体物理参数，包括大尺度结构中磁场的不均匀分布以及各种可能的化学成分和注入光谱;我们考虑了位于星系团外部的源的情况。相对于与超高能次级对的同步辐射相关的伽马射线通量，我们证明了它并不强烈地依赖于这些参数，并得出结论，其大小最终取决于初级宇宙射线中注入的能量。将宇宙线光度与对测量的宇宙线光谱的贡献联系起来，我们发现由相同光度源产生的伽马射线晕远低于当前或计划的仪器灵敏度。只有那些位于几百兆秒差距以上，并且在10^19 eV处贡献了大于10%的通量的稀有而强大的稳定源才有可能被探测到。我们还讨论了由超高能宇宙射线引发的逆康普顿/对产生级联产生的γ射线晕。后一种信号强烈地依赖于河外磁场的结构;如果B > 10^（-14）G的磁场的填充因子小于几倍，则在一定程度上它由同步信号支配。最后，我们简要讨论了附近潜在源的情况，如半人马座A。
2010-11-02 astro-ph.HE
From ultraluminous X-ray pulsar to supermassive neutron star
研究提出超大质量中子星可经由持续10^5至10^6年的超亮X射线脉冲星阶段形成，并分析其磁场掩埋与毫秒级自转演化。
2024-01-25 astro-ph.HE
Massive Pulsars and Ultraluminous X-ray Sources
NuSTAR J095551+6940.8的1.37 $\, $ s脉冲的探测暗示了吸积脉冲星的存在，这对超亮X射线源的传统认识提出了挑战。本文提出这类源为大质量双稳源。考虑到广义相对论效应，大质量恒星的引力越强，其最大光度也就越大，这就是爱丁顿光度。用伪牛顿势模拟广义相对论中的引力场，计算了自束缚星（夸克星和夸克团星）和Tolman IV解的爱丁顿光度.结果表明，对于一颗半径接近于Schwarszchild半径的大质量脉冲星，其爱丁顿光度可高达$2\times10^{39} \, {\rm erg\, s}^{-1}$。该方法能够合理地解释NuSTAR J095551+6940.8的X射线光度。也有人认为，大质量脉冲星状致密星可以通过这种超爱丁顿阶段的超亮X射线源形成。
2015-08-03 astro-ph.HE
Formation and Evolution of Ultraluminous X-ray Pulsar Binaries to Pulsar-Neutron Star and Pulsar-White Dwarf Systems
最近的观测和理论研究表明，某些超铝X射线（ULX）源可能含有中子星（NS）吸积体。然而，NS ULX的施主星的形成通道和性质仍然不确定。采用非保守和旋转相关的原始双星演化的质量转移模型，我们系统地研究了如何形成脉冲星ULX的观测脉冲星ULX。我们的模拟结果表明，脉冲星ULXs与Be星和中等或/和高质量的捐助者匹配观测到的视光度，轨道周期和观测指示的捐助者质量的已知脉冲星ULXs。具有Be和中间供体的ULX是主要贡献者。吸积引起的WD坍缩路径对NS ULX的贡献为4.5%，4.0%的NS ULX是通过电子俘获超新星（SNe）形成的，91.5%的NS ULX是通过核坍缩SNe形成的。我们还研究了脉冲星ULX到双致密星系统的演化。我们没有发现NS-黑洞系统（在哈勃时间合并），从脉冲星ULX演变。通过脉冲星ULX演化的脉冲星-白矮星（WD）事例对整个NS-WD引力波源有重要贡献。在所有LISA NS-WD和NS-NS源中，经历脉冲星ULX的脉冲星WD和脉冲星NS病例的贡献分别为$\sim$ 40%和11%。不同模型的蒙特卡罗模拟噪声给出了不可忽略的不确定性。
2020-10-23 astro-ph.HE
Ultra High Energy Electrons Powered by Pulsar Rotation
探讨了脉冲星（如蟹状星云脉冲星）转动慢化驱动粒子加速到超高能的一种新机制。旋转，通过依赖于时间的离心力，可以非常有效地激发不稳定的朗缪尔波的e-p等离子体的恒星磁层通过参数过程。这些波，然后，朗道阻尼电子加速他们的过程中。当波的增长和朗道阻尼时间相当并且与恒星自转时间相比都非常短时，能量的净转移是最佳的。我们表明，通过详细的计算，这些正是蟹状星云脉冲星的参数的条件。这种用于能量转移的高效途径允许初级束中的电子被弹射到多个TeV（$\sim 100$ TeV）甚至PeV能量域。预计提出的机制可能会部分解开超高能宇宙线电子起源之谜。
2013-03-08 astro-ph.HE
Impact of electron spectra on morphology of pulsar halos at ultra-high energies
本文指出高能电子谱形状会塑造脉冲星晕的超高能γ射线形态，导致电子谱与扩散系数能量依赖性之间的简并，并强调在利用此类观测推导扩散系数时必须考虑电子谱。
2024-07-16 astro-ph.HE
Sensitivity of new detection method for ultra-low frequency gravitational waves with pulsar spin-down rate statistics
Yonemaru et al.（2016）提出了一种新的超低频引力波（GW）探测方法，其频率远低于脉冲星定时阵列（PTA）的观测范围。在PTA分析中，超低频GWs（$\lesssim 10^{-10}$ Hz）在观测时间跨度内线性演化，被脉冲星自旋下降速率吸收，因为两者对脉冲到达时间具有相同的影响。因此，这样的GW不能通过传统的PTA方法检测到。然而，观测到的自旋下降率的偏差取决于脉冲星和GW源的相对方向，并显示在天空中的四极图案。因此，如果我们根据在天空中的位置来划分恒星，并观察自旋下降速率的统计差异，则可以检测到来自单个源的超低频GW。在本文中，我们评估的潜力，这种方法的蒙特卡罗模拟和估计的灵敏度，只考虑“地球项”，而“脉冲星项”的行为就像GW频率$10^{-13}-10^{-10}$ Hz的随机噪声。我们发现，与3,000毫秒的射电星，这是预计将发现的未来调查与平方公里阵列，GW的振幅的导数约为$3 \times 10^{-19}~\rm{s}^{-1}$原则上可以检测到。最后给出了Sgr ${}^*$和M87中可能存在的超大质量双星黑洞的意义。
2018-04-17 astro-ph.HE
Probing circular polarization in stochastic gravitational wave background with pulsar timing arrays
我们利用脉冲星定时阵列研究了在随机引力波背景中圆偏振的可探测性，这些背景来自于不同的源，如早期宇宙中的超大质量黑洞双星、宇宙弦和暴胀。计算了圆偏振随机引力波背景的广义重叠约化函数。我们发现在各向同性的背景下，圆偏振不能被检测到。然而，在各向异性的引力波背景下，有机会观察到圆偏振。我们还展示了如何从非极化的引力波中分离极化的引力波。
2015-12-30 astro-ph.HE gr-qc
Detailed study of detection method for ultra-low-frequency gravitational waves with pulsar spin-down rate statistics
Yonemaru等人（2016）提出了一种新的超低频（$f_{\rm GW} \lesssim 10^{-10}~{\rm Hz}$）引力波（GW）探测方法，该方法远低于脉冲星定时阵列（PTA）的范围。该方法利用了毫秒脉冲（MSP）的自旋下降速率的统计特性，并在Yonemaru等人（2018）中评估了灵敏度。在此基础上，采用忽略脉冲星项和MSP空间均匀分布等简化假设，估计了GW振幅对时间导数的敏感性为$10^{-19}~{\rm s}^{-1}$，与GW的方向、极化和频率无关。本文在前人分析的基础上，进行了真实的模拟，以更合理地评估灵敏度。我们采用银河系三维脉冲星分布模型，并考虑了脉冲星项。结果，我们得到预期的灵敏度作为一个函数的方向，极化和频率的GW。对GW频率的依赖性是特别显著的，并且与先前的估计相比，对于$< 10^{-12}~{\rm Hz}$，灵敏度变差了几个数量级。
2019-02-13 astro-ph.HE
On ultra-high energy cosmic ray acceleration at the termination shock of young pulsar winds
脉冲星风星云（PWNe）是自然界中杰出的加速器，因为它们将电子加速到辐射反应极限。受此观察的启发，本文探讨了年轻的脉冲星风星云在脉冲星风的终止激波处将离子加速到超高能量的可能性。我们在这里考虑强大的PWNe，由出生时具有$\sim\,$毫秒周期的光子提供能量。假设这样的质子星存在，至少在中子星诞生后的几年内，并且它们将离子注入风中，我们发现，对于基准旋转周期$P\,\sim\,1\,$ msec和脉冲星磁场$B_{\star}\,\sim\,10^{13}\,$ G，质子可以被加速到Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止量级的能量，这意味着基准风光度$L_{\rm p}\,\sim\,10^{45}\,$ erg/s和自旋下降时间$t_{\rm sd}\,\sim 3\times 10^7\,$ s。主要的限制因素是由星云中的同步加速器损失和终止激波的大小决定的;因此，具有$Z\geq 1$的离子可能会被加速到更高的能量。我们推导出一个由源区相互作用产生的相关中微子通量。对于质子占主导地位的组合物，我们的最大通量略低于IceCube-86的5年灵敏度，高于Askaryan射电阵列的3年灵敏度。因此，它可能在未来十年内被探测到，这取决于这些毫秒脉冲星风星云对超高能宇宙射线通量的确切贡献水平。
2015-08-31 astro-ph.HE
Magnetic-distortion-induced ellipticity and gravitational wave radiation of neutron stars: millisecond magnetars in short GRBs, Galactic pulsars, and magnetars
中子星由于磁畸变而可能产生非轴对称形变，是地基干涉测量探测器的连续引力波（GW）源。经过几十年的搜索，使用现有的GW探测器，没有证据表明GW信号来自任何脉冲星。椭圆率的上限越来越严格地限制在银河系的恒星上。在这项工作中，我们使用的椭圆率推断从假定的毫秒磁星在短伽马射线暴（SGRB），以估计其可探测性目前和未来的GW探测器。对于从SGRB数据推断的$\sim 1$ ms磁星，高级LIGO（aLIGO）和爱因斯坦望远镜（ET）的探测视界分别为$\sim 30$ Mpc和$\sim 600$ Mpc。利用SGRB毫秒磁星的椭圆率作为刻度，在假设椭圆率是磁畸变引起的情况下，我们估算了银河系中的毫秒磁星和磁星的椭圆率和引力波应变。我们发现，该结果与aLIGO O 1对银河系恒星和磁星的零探测结果是一致的。我们进一步预测，GW信号从这些恒星/磁星可能无法检测到目前设计的aLIGO探测器。ET检测器可能能够检测来自这些天线中的一些天线的一些相对低频的信号（$<50$ Hz）。受其设计灵敏度的限制，eLISA探测器似乎不适合探测来自银河系恒星和磁星的信号。
2017-07-05 astro-ph.HE
Anti-glitches in the Ultraluminous Accreting Pulsar NGC 300 ULX-1 Observed with NICER
我们提出的证据，三个自旋下降故障（或“反故障”）的超铝吸积X射线脉冲星NGC 300 ULX-1的定时观测与中子星内部成分探测器（NICER）。我们的时序分析揭示了三个突然自旋下降事件的幅度$Δν= -23, -30,$和$-43 \,μ$ Hz（分数幅度$Δν/ν= -4.4, -5.5,$和$-7.7 \times 10^{-4}$）。我们通过前两个毛刺确定了完全相位相干的定时解决方案，这使我们对它们的检测具有很高的信心，而第三个候选毛刺则不太安全。它们的大小（符号相反）比任何已知的射电脉冲星故障都要大。这可能是由于脉冲星长时间的快速自旋，导致恒星的超流和非超流成分之间的角动量突然转移。我们没有发现任何证据的轮廓或光谱变化的时代的毛刺，支持的结论是，这些是由于相同的过程中正常脉冲星毛刺，但在相反的。
2019-05-28 astro-ph.HE
Comptonization of cosmic microwave background by cold ultra-relativistic electron-positron pulsar wind and origin of ~100 GeV lines
以前，[1207.0458]提出了费米/LAT [1205.4700]在银河系中心区域观察到的~100 GeV的窄伽马射线线状特征的天体物理解释。[1207.0458]的模型是基于冷的超相对论正负电子脉冲星风对外部紫外线/X射线辐射的逆康普顿散射。我们指出，超宽的~30 MeV分量应来自于宇宙微波背景辐射的康普顿化。我们估计这个组件的主要参数，并表明，它可以检测到MeV的望远镜，如CGRO/COMPTEL。CGRO/COMPTEL未确认源GRO J1823-12的位置接近超过105-120 GeV的发射（[1205.4700]的Reg.1），可以解释为支持~100 GeV狭窄特征的天体物理模型的论据。
2015-09-07 astro-ph.HE
Hubble Space Telescope detection of the double pulsar system J0737-3039 in the far-ultraviolet
本文报道了HST上ACS/SBC探测器对双脉冲星系统J 0737 -3039的远紫外探测。我们在1250-1550 AA波段测得的能流F = 4.5+/-1.0e-17 erg cm-2s-1，对应于距离d=1.1 kpc时的消光校正光度L~1.5e28 erg s-1和合理的红化E（B-V）=0.1。如果探测到的辐射来自其中一颗半径为13 km的中子星的整个表面，则其表面黑体温度在T~2- 5e 5 K范围内，这是一个合理的星际消光范围。这样的温度需要一个内部加热机制来在古老的中子星中运作，或者它可以解释为能量较低的脉冲星B的表面被脉冲星A的相对论风加热。如果远UV发射是非热的（例如，在脉冲星A的磁层中产生），它的光谱在紫外线和X射线之间呈现出断裂。
2014-01-03 astro-ph.HE
On the magnetic field of the ultraluminous X-ray pulsar M82 X-2
超亮X射线脉冲星M82 X-2的发现引起了人们对吸积中子星性质的热烈讨论。在以往的研究中，中子星的磁场是根据标准的薄磁化吸积盘模型，从观测到的自旋上升/下降速率导出的。然而，在超爱丁顿吸积下，吸积盘的内部变得几何厚。在这项工作中，我们考虑了来自中子星的辐射反馈和厚盘中的亚开普勒旋转，并计算了测量的自旋变化率的磁矩-质量吸积率关系。我们发现导出的中子星偶极磁场依赖于所采用的最大吸积率，但可能是$\lesssim 10^{13}$ G。预测的吸积率变化可以用来测试所提出的模型与观测比较。
2017-04-01 astro-ph.HE
Detectability of continuous gravitational waves from isolated neutron stars in the Milky Way: the population synthesis approach
目的。我们估计的数量的中子星，可检测的连续引力波源与当前和未来的引力波探测器，假设一个简单的唯象模型的旋转非轴对称的中子星。方法.我们采用了银河系中子星人口的数值模型，与孤立的银河系中子星的射电观测比较建立的属性。我们生成一个任意大的中子星的合成群体，并演化它们的周期、磁场和空间位置。我们使用一个引力波发射模型的基础上指数衰减的椭圆-一个非轴对称的恒星，没有假设的起源给定的椭圆。我们计算了一个给定的检测器的预期信号为1年的观察，并假设检测标准的信噪比为11.4 -相当于一个有针对性的连续波搜索。我们分别分析了每个探测器中可探测到的人口：高级LIGO，高级Virgo和计划中的爱因斯坦望远镜。在计算预期信号时，我们忽略了由于源自旋下降和地球相对于太阳质心的运动而引起的信号频率变化。结果对于中子星演化的保守值：每100年一次的超新星爆发率，初始椭圆率$ε_{0}$ = 1 e-5，没有椭圆率$η$ = $t_\rm{hub}$ = 1 e 4 Myr的衰减，预计探测到的中子星的数量低于1：0.15（基于对10 M恒星的模拟）。参数空间（$ε_{0}$，$η$）的更广泛的研究。根据爱因斯坦望远镜的计划灵敏度，并假设相同的弹性模型，预期的探测数量是：在一年的观测运行中，26.4个双星。
2021-02-17 astro-ph.HE gr-qc
On the potential of bright, young pulsars to power ultra-high gamma-ray sources
最近发现的一种新的超高能伽马射线源的光谱超过100 TeV，揭示了银河PeVatrons的存在-宇宙射线工厂将粒子加速到PeV能量。除了与蟹状星云有关的一个外，这些来源还没有被确定。在1度或更大的范围内，它们中的大多数包含几个潜在的对应物，包括超新星遗迹，年轻的星团和脉冲星风星云（PWNe），它们可以作为PeVatron，从而为周围的扩散超高能伽马射线结构提供动力。在PWNe的情况下，伽马射线是由在脉冲星风终止冲击中加速的电子通过2.7 K CMB辐射的逆康普顿散射产生的。脉冲星旋转能量到相对论电子的高转换效率，加上短的冷却时间尺度，使伽马射线的亮度达到$L_γ\sim 0.1 \dot{E}$的水平。脉冲星自旋下降的光度$\dot E$也决定了单个光子的绝对最大能量：$E_{\rm γ~\rm max}\approx 0.9 \dot E_{36}^{0.65}~~\rm{PeV}$。这个基本约束占主导地位的年轻PWNe与典型的磁场的$\approx$ 100 $μ$ G与$\dot{E} \lesssim 10^{37}\ \rm erg/s$的电子同步能量损失的条件。我们讨论了$E_{\rm γ~\rm max}$的影响，通过比较它与LHAASO报告的最高能量的光子从十几个超高能源。只要发射的PWN源是可能的，我们使用LHAASO测量星云磁场的上限。
2022-04-20 astro-ph.HE
The Role and Detectability of the Charm Contribution to Ultra High Energy Neutrino Fluxes
人们普遍认为，粲介子的产生和衰变可能在中微子的高能天体物理来源中起着重要作用，特别是那些富含重子的中微子，提供了有利于pp相互作用的环境。以慢喷流超新星（SJS）为例，我们研究了高能中微子的可探测性，特别注意那些产生的粲介子。我们强调重要的显着特点，在超高能中微子通量，这将作为标记的魅力在源中的作用。特别是，魅力导致显着的事件率在较高的能量，在传统的（π，K）中微子通量下降。我们计算事件发生率附近的单个源和扩散SJS通量的IceCube-like探测器。通过比较μ介子事件率的常规和提示通量在不同的能量箱，我们证明了惊人的能量依赖性的魅力的存在引起的利率。我们还表明，它会导致一个依赖于能量的流量比的淋浴μ子事件，提供了一个额外的重要诊断工具的存在提示中微子。受粲衰变注入高能量反电子中微子到通量的启发，我们还研究了由于这些源的可探测性。
2009-08-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Pulsar polarimetry with the Parkes Ultra-Wideband receiver
脉冲星的射电辐射及其偏振随频率的变化而变化。这种频率依赖性是发射机制和无线电波束结构的关键。利用帕克斯射电望远镜上的新超宽带接收器（UWL），我们首次能够观察脉冲星轮廓如何在700-4000 MHz的宽连续带宽上演变。我们在这里描述了一种技术，用于处理宽带偏振观测，以建立一个有意义的对齐和可视化的数据在整个频带。我们将其应用于PSR J1056-6258和J1359-6038的观测，这些观测是由于以前未解决的关于其发射频率演变的问题而选择的。我们的技术的应用表明，它是可能的，以调整的偏振位置角（PA）在一个很宽的频率范围内时，仅限于应用色散和法拉第旋转的校正这样做。然而，这并不对应于这两个源的对齐的强度分布。我们发现，它是可能的，这些失调转换成排放高度范围的估计是一致的出版和模拟值，这表明它们可以归因于磁层中的相对论效应。我们讨论了这项工作的无线电波束结构的背景下，准备更广泛的研究脉冲星发射宽带偏振数据。
2020-06-08 astro-ph.HE
On the Contribution of Unresolved Pulsars to the Ultra-high-energy Galactic Diffuse Gamma-Ray Emission
本研究基于ATNF与LHAASO星表数据，提出数据驱动方法估算未分辨脉冲星风云与TeV晕对超高能河内弥散伽马射线的贡献，明确几十TeV以上该辐射并非由未分辨脉冲星源主导。
2024-11-01 astro-ph.HE
Study of Recent outburst in the Be/X-ray binary RX J0209.6-7427 with AstroSat: A new ultraluminous X-ray pulsar in the Magellanic Bridge?
我们使用AstroSat卫星上的软X射线望远镜（SXT）和大面积X射线正比计数器（LAXPC）仪器进行观测，在其罕见的2019年爆发期间对RX J0209.6-7427进行了时间和光谱研究。NICER飞行任务首次在0.2-10千电子伏能量带探测到周期为9.29秒的脉动，如本文所述，AstroSat在0.3-80千电子伏的宽能量带探测到周期为9.29秒的脉动。脉冲星在爆发期间表现出快速自旋。能量分辨折叠脉冲轮廓产生在几个能量带在3-80 keV。据我们所知，这是第一次报告的时间和光谱特性，这是二元脉冲星的硬X射线。存在脉冲轮廓随能量的演变的建议。通过对脉冲星能谱的最佳拟合，推测RX J 0209.6 -7427的X射线光度为${1.6}\times 10^{39}$ ergs $^{-1}$。我们的时间和光谱的研究表明，这个源的特点，一个超明亮的X射线脉冲星在麦哲伦桥。详细的结果，并在目前的想法进行了讨论。
2020-04-27 astro-ph.HE
Instability in supernova fallback disks and its effect on the formation of ultra long period pulsars
针对超长周期脉冲星起源不明的问题，本研究模拟带超新星回落盘的磁星演化，发现盘内热黏滞不稳定性显著影响其形成，且多数此类脉冲星为近对齐或正交自转体，仍需额外机制解释其射电辐射。
2024-10-08 astro-ph.HE
Optical, ultraviolet, and infrared observations of isolated neutron stars
自从第一颗孤立的中子星（INS）--蟹状星云脉冲星--被光学识别以来，40年过去了。目前已在光学（O）、近紫外（nUV）或近红外（nIR）（以下简称UVOIR）中识别出25种INS，包括旋转动力射电星（RPP）、磁星和X射线暗淡INS（XDINS），同时对紧凑中心天体（CCO）、旋转无线电瞬变（RRAT）和高磁场射电星（HBRP）进行了深入研究。在这篇综述中，我描述了INS的UVOIR观测的现状，它们的发射特性，我提出了最近的观测结果。
2009-12-15 astro-ph.HE
Constraints on Undetected Long-Period Binaries in the Known Pulsar Population
本研究评估了脉冲星拥有未知长周期双星伴星的可能性，通过分析自转频率导数等计时效应对未探测双星的性质范围施加限制，发现部分脉冲星无法排除拥有黑洞伴星的可能，并指出特定轨道周期的候选者可在未来5-10年内被探测到。
2023-05-05 astro-ph.HE
Constraints on ultra-low-frequency gravitational waves with statistics of pulsar spin-down rates
我们通过我们的研究工作（Yonemaru et al. 2016）中提出的方法，利用毫秒级恒星（MSP）的自旋下降率统计数据探测超低频引力波（GW）。所考虑的频率范围是$10^{-12}{\rm Hz} \lesssim f_{\rm GW} \lesssim 10^{-10}$ Hz，这是传统的脉冲星定时阵列无法访问的。这种低频引力波的效应表现为对自旋下降速率的偏置，在天空中具有四极模式。我们利用自旋下降率分布的偏度和负自旋下降率的MSP的数量来寻找由GWs引起的偏差。应用这种方法，从ATNF脉冲星目录中选择的149个MSP，我们得到的上界的GW振幅的$\dot{h} < 6.2 \times 10^{-18}~{\rm sec}^{-1}$和$\dot{h} < 8.1 \times 10^{-18}~{\rm sec}^{-1}$在银河系中心和M87的方向上，分别的时间导数。将GW幅度近似为$\dot{h} \sim 2 πf_{\rm GW} h$，对于$f_{\rm GW} = 1/(100~{\rm yr})$，边界分别转换为$h < 3 \times 10^{-9}$和$h < 4 \times 10^{-9}$。最后，我们给出了在这些地点可能的超大质量黑洞双星的影响。
2019-09-28 astro-ph.HE
Pulsar polarization: a broad-band population view with the Parkes Ultra-Wideband receiver
传统的脉冲星射电辐射图像只能从表面上捕捉到脉冲星群体的射电偏振特性。我们研究了271个年轻射电望远镜的宽带偏振，特别是圆偏振，使用高质量的观测与Murriyang，Parkes射电望远镜上的超宽带低接收器。我们试图封装偏振行为的人口规模定义广泛的类别频率和相位相关的偏振演化，研究这些分类的共同出现，并将它们与平均偏振测量和自旋下降能量（$\dot{E}$）。这项工作表明，从旋转矢量模型（RVM）的线性偏振位置角（PA）的偏差是链接到圆偏振功能的存在和频率的偏振演化。极化分数、圆极化贡献和轮廓复杂度都随着$\dot{E}$在整个群体中的变化而变化，其中高$\dot{E}$的轮廓是简单的和高度线性极化的。极化分数和圆形贡献之间的关系也被认为是演变，使得高度极化的配置文件显示较少的变化，圆形贡献与频率比不太强烈的极化配置文件。这种演变在整个人群和各个来源的频率上都可以看到。了解脉冲星射电极化需要详细研究单个来源和集体了解人口水平的趋势。对于前者，我们提供了他们的相位和频率分辨偏振参数的可视化。对于后者，我们强调了包括圆偏振和$\dot{E}$的影响的重要性。
2023-01-13 astro-ph.HE
The first ultraviolet detection of the Large Magellanic Cloud pulsar PSR B0540-69 and its multi-wavelength properties
利用哈勃空间望远镜（\em Hubble Space Telescope）上的空间望远镜成像光谱仪（STIS）对年轻（$\sim 1700$ yrs）脉冲星PSR B 0540 -69进行了近紫外波段的首次观测。NUV和FUV-MAMA探测器在时间标签模式下的成像观测使我们能够在2350 °和1590 °附近的两个波段清晰地探测到脉冲星，星等分别为$m_{\rm NUV} =21.449 \pm 0.019$和$m_{\rm FUV} =21.832 \pm 0.103$。我们还在NUV-MAMA图像中检测到脉冲星风星云（PWN），其形态与光学和近红外（IR）中观察到的相似。修正后的NUV和FUV脉冲星通量与非常陡峭的幂律谱$F_ν \propto ν^{-α}$兼容，谱指数为$α_{\rm UV} \sim 3$，与瑞利-金斯谱不兼容，表明发射的非热起源。与光学/近红外幂律光谱（光谱指数$α_{\rm O,nIR} \sim 0.7$）的比较表明，在2500 nm以下的波长处突然关闭，在其他光谱中没有观察到。我们在NUV和FUV数据中都检测到了50 ms脉冲星周期的脉动。在这两种情况下，脉冲轮廓的特点是两个峰值紧密间隔的相位，在光学和X射线光曲线中观察到的。NUV/FUV峰值也与在无线电（1.4 GHz），光学，X射线和$γ$射线光变曲线中观察到的那些相位一致，就像在蟹状星云脉冲…
2018-12-27 astro-ph.HE
Constraints on ultra-low-frequency gravitational waves with statistics of pulsar spin-down rates II: Mann-Whitney U test
本文从毫秒级恒星的自旋下降率的空间分布出发，研究了亚纳赫兹频率（$10^{-11}$ Hz $\lesssim f_{\rm GW} \lesssim 10^{-9}$ Hz）的引力波。正如我们在Yonemaru et al. 2018中提出的那样，来自单个源的引力波会导致观测到的脉冲星自旋下降率的偏差，这取决于源和脉冲星之间的相对方向。为了改善我们以前的工作（Kumamoto et al. 2019）中获得的引力波振幅时间导数的约束，我们采用了一种更复杂的统计方法，称为Mann-Whitney U检验。将我们的方法应用于ATNF脉冲星目录，我们首先发现当前的数据集与天空中任何方向的GW信号都是一致的。然后，我们估计我们的方法的有效角分辨率为$(66~{\rm deg})^2$通过研究的概率分布的测试统计量。最后，我们研究了来自银河系中心和M87的引力波信号，并将模拟数据集与真实脉冲星数据进行比较，我们获得了银河系中心的$\dot{h}_{\rm GC} < 8.9 \times 10^{-19} {\rm s}^{-1}$和M87的$\dot{h}_{\rm M87} < 3.3 \times 10^{-19} {\rm s}^{-1}$的时间导数上界，它们分别比Kumamoto等人2019年获得的强7倍和25倍。
2020-07-08 astro-ph.HE
Detectability of continuous gravitational waves from planetary-mass companions orbiting compact stars
Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院新疆天文台）；Nanjing University（南京大学）
研究行星质量伴星绕脉冲星或白矮星轨道辐射连续引力波的可探测性，发现部分源在四年内可达到5以上的信噪比，未来更先进的观测设备可能探测到这些信号，为研究致密星周围超短周期行星质量伴星的形成与演化提供机会。
2026-04-07 astro-ph.HE
Ultra-luminous X-ray pulsars as sources of TeV neutrinos
本研究通过数值模拟发现，极亮X射线脉冲星（ULX）中子星磁层内质子碰撞可产生数十TeV的强中微子，并利用IceCube数据推导了Swift J0243.6+6124的中微子流量上限，为未来观测建立新基准。
2025-08-14 astro-ph.HE
A binary origin of ultra-long period radio pulsars
本文提出超长周期脉冲星的双星演化模型，通过大质量伴星星风吸积致中子星自旋减慢及伴星超新星爆发瓦解双星系统，解释了长周期射电暂现源的形成通道，并估算银河系内形成率约为 $10^{-6}$ $\rm yr^{-1}$。
2025-07-01 astro-ph.HE
General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of supercritical accretion onto magnetized neutron star; -modeling of ultra luminous x-ray pulsars
通过2.5维广义相对论辐射磁流体动力学模拟，我们证明了超临界吸积到非旋转，磁化中子星，其中偶极子场的磁场强度是$10^{10}$ G的恒星表面。我们发现超临界吸积流由吸积柱和截断吸积盘两部分组成。超临界吸积盘，出现在远离中子星的地方，在$\sim 3R_*$ cm附近被截断（$R_*=10^6$ cm是中子星的半径），在那里通过偶极磁场的磁压与盘的辐射压平衡。圆盘在截断半径附近的角动量通过偶极场的磁矩有效地向内传输，诱导中子星的自旋。估算的自旋上升速率$\sim -10^{-11}$ s s $^{-1}$与最近对超亮X射线天体的观测结果是一致的。在截断半径范围内，气体沿着偶极场落在中子星上，导致在南北半球上形成吸积柱。柱的净吸积率和光度分别为$\sim 66L_{\rm Edd}/c^2$和$\lesssim 10L_{\rm Edd}$，其中$L_{\rm Edd}$是爱丁顿光度，c是光速。我们的模拟支持一个假设，即超发光的X射线天体是由磁化中子星的超临界吸积提供动力的。
2017-07-26 astro-ph.HE
Detectability of ultra-compact X-ray binaries as LISA sources
超紧凑X射线双星（UCXB）是一类轨道周期小于1小时的低质量X射线双星，它们是可能的低轨道低质量恒星。在这项工作中，我们首先采用MESA代码来检查LISA将检测的UCXB的祖先的参数空间。我们的模拟结果表明，初始双星与中子星和$0.4-3.3~M_{\odot}$伴星在一个初始轨道周期小于分叉周期的轨道可以演变成UCXB，其中一些将发射引力波信号，可以检测到的LISA。然而，在10 kpc的距离内演化成UCXB-LISA源的双星的初始轨道周期位于非常窄的范围内，即这些LISA源的形成需要非常精细的初始参数调整。根据特征染色和推导出的最大可探测距离，在8个UCXB中的4个源的观测距离预计将被检测到的LISA。根据详细的双星演化模型和快速双星演化程序给出的参数空间，估计了银河系中作为LISA源出现的UCXB的诞生率为$(2-2.6)\times10^{\rm -6}~\rm yr^{-1}$ .考虑到球状星团中UCXB的贡献，UCXB-LISA源的数量可以达到$240 - 320$。虽然UCXB的形成条件是严峻的，但LISA对UCXB的探测能力仍然是乐观和重要的，因为它们提供了一个进行全面多信使研究的机会。
2020-08-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Detectability of gravitational atoms in black hole binaries with the Einstein Telescope
本文研究黑洞双星中由超辐射形成的引力原子对引力波形的影响，通过牛顿近似数值模拟和费舍尔矩阵分析，评估当前及下一代地面引力波探测器对超轻玻色子云的探测潜力。
2025-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Discovery of an ultracompact gamma-ray millisecond pulsar binary candidate
我们报告了对未确认的费米天体2FGL J1653.6-0159的多波长观测。在高分辨率X射线观测的帮助下，我们已经确定了2FGL J1653.6-0159的X射线和光学对应物。该源在光学和可能的X射线中表现出75分钟的周期性调制。我们认为2FGL J1653.6-0159是一个轨道周期为75 min的致密双星系统，结合γ射线和X射线的性质，2FGL J1653.6-0159可能是一颗黑寡妇/红背型γ射线毫秒脉冲星（MSP）.光学和X射线光变曲线表明伴星被高能辐射轻度加热，X射线来自双星内激波。虽然还没有发现射电脉动，但我们根据理论模型估计MSP的自旋周期约为2 ms。如果未来能够确认脉动，2FGL J1653.6-0159将成为第一款超紧凑旋转动力MSP。
2014-09-21 astro-ph.HE
Search for Periodic Radio Signals from Double Neutron Star System Companions Using the Fast Folding Algorithm
College of Physics, Guizhou University（贵州大学物理学院）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Guizhou Radio Astronomical Observatory, Guizhou University（贵州大学贵州射电天文观测站）；College of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Radio Astronomy, Chinese Academy of Sciences（中国科学院射电天文重点实验室）；International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory（云南 supernova 国际研究中心）
利用快速折叠算法对双中子星系统的无线电信号进行搜索，提高了已知脉冲星信号的信噪比并发现微弱信号，但未检测到伴星信号，未来观测可能因轨道测地偏移而提高检测能力。
2026-03-06 astro-ph.HE
Bayesian sensitivity of binary pulsars to ultra-light dark matter
本文提出两步贝叶斯方法，半解析计算双脉冲星对所有质量超轻暗物质的灵敏度并合并多双星观测，发现下一代射电设施在约10^-21 eV质量范围内可超越太阳系约束。
2024-02-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic rays from white dwarf pulsars and the Hillas criterion
超高能宇宙射线（$E\gtrsim10^{19}$ eV）的来源在天体粒子物理学中仍然是一个悬而未决的问题，在过去的几年里，人们做了一些努力来了解它的起源。在这项工作中，我们认为白矮星类星体（WDP）作为这些超高能粒子的可能来源。如果把软伽玛重复星（SGR）和反常X射线脉冲星（AXP）看作是白矮星，这些源可以在白矮星表面产生很大的电磁势，并有可能将粒子加速到接近光速，能量为$E \sim 10^{20-21}$ eV。结果表明，新的恒星表面磁场尺度和SGR/AXP的大小与最近发现的AR Sorpii和AE Aquarii白矮星一起在Hillas图中得到了很好的描述，被描述为磁星的SGR/AXP远高于Hillas线，并且对于正常的中子星磁星来说，可能会超出Hillas线。
2017-05-08 astro-ph.HE hep-th
Empirical determination of the Galactic neutron star--black hole merger rate using StarTrack models
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；University of Idaho（爱达荷大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）；University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）
本研究利用StarTrack模型和射电脉冲星巡天数据，确定银河系中子星--黑洞并合率上限，并预测LIGO探测率，强调FAST等望远镜的探测前景。
2026-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
A possible link among pulsar timing noise intermittency and hidden ultra-compact binaries
自1980年以来，人们对脉冲星定时噪声中1-10年的准周期特征一直没有很好的理解。最近发现的脉冲波形的变化与定时噪声之间的相关性促使我们进一步研究其起源。我们认为，准周期性特征的定时噪声，快速振荡躺在较低的频率结构，来自一个看不见的双星系统的大地岁差，它诱导的脉冲星自旋轴的附加运动。观测者视线与发射光束相交的方位角和纬度的变化分别导致定时噪声和脉冲轮廓的变化。首次对时间噪声和脉冲轮廓变化进行了数值模拟，得到了这些双星的轨道周期为1-35分钟。考虑到轨道周期为5.4分钟的超紧凑双白矮星HM Cancri的存在，脉冲星双矮星的这种轨道周期并不奇怪。脉冲星磁矩的纬度变化超出了脉冲星的辐射范围，导致了双折射现象，解释了PSR B1931+24的行为。因此，它不仅提供了某些"奇异”双星表现出的准周期性特征（如定时噪声、脉冲轮廓变化和不稳定性）的机制，而且为寻找超紧凑双星，可能是脉冲星-黑洞双星系统提供了一种新的途径。
2013-02-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Young rotation-powered pulsars as ultra-luminous X-ray sources
本论文的目的是研究旋转动力的脉冲星和脉冲星风星云对超亮X射线源（ULX）的可能贡献。首先，我们开发了一个分析模型的分布函数的演化的自旋周期和发现的稳态和时间依赖的解决方案。利用脉冲星特征年龄与X射线效率关系的最新结果，计算了旋转供电脉冲星的X射线光度函数。在一般情况下，它具有高光度截止的破幂律形状，这取决于出生自旋周期和磁场的分布。利用观测到的附近星系源的XLF和脉冲星XLF不超过的条件，我们找到了描述出生周期分布的参数的允许区域。我们发现脉冲星的平均周期应大于10-40 ms，这与核塌缩超新星的X射线光度所得到的限制是一致的。我们估计，旋转动力的恒星对ULX星群的贡献超过3%。对于一个宽的出生期分布，这一比例随着光度的增长而增长，10 E40 erg/s以上的恒星可以主导ULX星群。
2013-02-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Two years of pulsar observations with the Ultra-Wideband Receiver on the Parkes radio telescope
利用帕克斯望远镜观测未回收的年轻彗星的主要方案已从窄带系统过渡到能够在704至4032兆赫之间进行观测的超宽带系统。我们在这里报告的最初两年的观察与此接收器。结果包括色散测量（DM）和法拉第旋转测量（RM）随时间的变化，比迄今为止，通量密度测量和几个零和模式变化的发现更高的精度确定。PSR J1703-4851被证明是一个小的子类，有一个弱模式和一个强模式，在时间上迅速交替。PSR J1114-6100的|RM|在所有已知脉冲星中排名第四，尽管它的位置远离银河系中心。PSR J1825-1446显示DM和RM的变化可能是由于它在前景超新星遗迹后面的运动。
2021-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ultra-wide Bandwidth Observations of 19 pulsars with Parkes telescope
通量密度是描述恒星的基本观测参数。在最新的脉冲星目录中，24%的射电望远镜在任何频率都没有测量到通量密度。在这里，我们报告的第一个通量密度测量，光谱指数，脉冲轮廓，和相关性的光谱指数与脉冲星参数的19颗星采用超宽带低（UWL）接收系统安装在帕克斯射电望远镜。17颗恒星的光谱指数在-0.6 ~-3.10之间。给出了13个偏振态的偏振分布图。光谱指数和自旋频率之间存在中等程度的相关性。对于大多数被探测的双星，其脉冲轮廓的信噪比不高，因而不能精确地确定DM、法拉第旋转测度（RM）和偏振。在我们的观测中，有29颗恒星没有被探测到。我们讨论了可能的解释，为什么没有检测到这些辐射。
2022-06-17 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing the vector charge of Sagittarius A* with pulsar timing
本文通过模拟未来脉冲星计时观测，研究利用绕人马座A*运行的脉冲星探测熊蜂引力模型中黑洞矢量荷的可行性，发现5年观测可将矢量荷质量比约束到约10^-3，显著优于EHT现有约束并可与LISA预期相比。
2023-12-05 astro-ph.HE gr-qc
Binary Pulsars as probes for Spin-2 Ultralight Dark Matter
双星可以成为超轻暗物质的优秀探测器。我们考虑的情况下，后者是由一个自旋2场。暗物质场的相干振荡扰动了双星系统的动力学，导致与双星系统共振的质量的长期效应。对于范围$10^{-23}$电子伏特$\lesssim m \lesssim 10^{-17}$电子伏特，我们表明，目前的定时数据可能会限制暗物质的普遍耦合强度，以普通物质在$α\simeq 10^{-5}$的水平。
2020-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A polarization census of bright pulsars using the Ultra-Wideband Receiver on the Parkes radio telescope
我们提出了高信噪比，全偏振脉冲轮廓40明亮，“慢”旋转（非回收）的卫星使用新的超宽带低频（UWL; 704-4032 MHz）接收器的帕克斯射电望远镜。我们获得了最新的和准确的星际介质参数对这些恒星（色散措施和法拉第旋转措施），并揭示了法拉第色散对PSR J 1721 -3532星际散射造成的。我们发现脉冲轮廓的一般趋势，包括降低分数线偏振和圆偏振度随频率的增加，与以前的研究一致，同时也揭示了新的功能和频率演变。这表明，可以得到的结果，使用UWL监测观测慢脉冲星，这是有价值的，以提高我们的理解脉冲星发射和干预星际介质。经校准的数据产品是公开的。
2021-03-25 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
On the fraction of particles involved in magneto-centrifugally generated ultra-high energy electrons in the Crab pulsar
本文绘出了脉冲星大气中由磁离心激发的朗缪尔波对初级电子的朗道阻尼（从转动减速中吸取能量）产生的超高能电子（$\sim 600$ TeV）向地球的旅程。结果表明，当超高能粒子逃离光柱区时，它们与蟹状星云介质相互作用，通过量子同步加速器过程迅速释放能量，产生高能γ射线~ $\sim 0.6$ PeV。与星际介质中的宇宙背景辐射相互作用，这些超高能光子中只有一小部分（通过$γγ$通道）被转化为电子-正电子对。探测到的这些光子的通量对产生超高能光子（高达$600$ TeV）的过程中所涉及的磁层粒子的分数（$4\times 10^{-7}$）施加了上限。
2022-08-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
