Propeller effect in action: Unveiling quenched accretion in the transient X-ray pulsar 4U 0115+63
University of Turku（图尔库大学）；University of Oxford（牛津大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；CSST Science Center for the Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area（中国空间站科学中心粤港澳大湾区分中心）
该研究通过2023年爆发后的XMM-Newton观测，发现4U 0115+63在静止态呈现低光度、强脉动及黑体谱特征，表明螺旋桨效应导致吸积完全淬灭。
2025-09-26 astro-ph.HE
Studying the accretion geometry of EXO 2030+375 at luminosities close to the propeller regime
Be X射线双星EXO 2030+375在2016年的大部分时间都处于低光度状态。我们用NuSTAR和Swift观察到了这种状态，并得到了INTEGRAL观测和NOT光谱学的支持。我们提出了一个全面的光谱和时间分析这些数据在这里研究吸积几何形状和调查可能的发病的螺旋桨效应。H-alpha数据显示Be星的拱星盘仍然存在。我们测量的等效宽度类似于在过去更活跃的阶段发现的值，表明低光度状态不是简单地由较小的Be盘触发。NuSTAR的数据，在3-78 keV的光度~6.8e35 erg/s（距离为7.1 kpc），很好地描述了标准的吸积脉冲星模型，如吸收幂律与高能量截止。我们发现在这些光度下仍然可以清楚地看到脉动，这表明尽管质量传递速率很低，但吸积仍在继续。在相位分辨光谱学中，我们发现了一个特殊的变化，光子指数从~1.5到~2.5，只有大约3%的旋转周期。这种变化与XMM-牛顿在高得多的光度下观察到的变化相似。它可能与穿过我们视线的吸积柱有关。使用Swift/XRT，我们观察到低至1 e34 erg/s的光度，在此期间，数据质量不允许我们搜索脉动，但光谱要柔和得多，可以用黑体或软幂律连续体来描述。这种较软的光谱可能是由于螺旋桨效应停止了吸积，我们只观察到中子星表面冷却。
2017-08-01 astro-ph.HE
Return of 4U~1730--22 after 49 years silence: the spectral properties of the 2021/2022 outbursts observed by NICER and Insight-HXMT and the soft-to-hard state transition caused by the propeller effect
本研究利用NICER与Insight-HXMT观测数据，分析沉寂49年后复现的4U~1730--22的2021/2022年爆发光谱，发现软-硬态转变源于螺旋桨效应，且态转变并非仅由磁层-盘吸积转换导致。
2025-02-21 astro-ph.HE
Evolution of isolated neutron stars till accretion. The role of initial magnetic field
本文研究了孤立中子星在长时间尺度上的演化，计算了它们在主要演化阶段（喷射器、推进器、吸积器和自转器）的分布。考虑到磁场衰减的可能性，我们比较了不同的初始磁场分布，并在我们的计算中包括亚音速螺旋桨的阶段。结果表明，虽然亚音速螺旋桨阶段可以是相对较长的，最初高度磁化的中子星（$B_0\ga 10^{13}$ G）达到吸积制度的银河系的寿命内，如果他们的踢速度不是太大。事实上，在$>$ 10年前进行的先前研究中，未考虑此类对象，导致与早期结论相比，吸积体分数略有增加。大多数类似于壮丽七星的中子星在经过几十亿年的演化后，预计将从星际介质中吸积出来。它们是吸积孤立中子星的主要吸积体。
2010-04-28 astro-ph.HE
Propeller outflows from an MRI disc
我们提出了轴对称模拟的MRI驱动吸积到一个快速旋转，磁化恒星吸积在螺旋桨制度的结果。恒星的磁层与恒星同步旋转，在圆盘-磁层边界形成离心屏障，阻止物质吸积到恒星上。相反，圆盘物质在圆盘-磁层界面处积聚，并缓慢扩散到内磁层，在那里它获得角动量，并作为外流迅速从系统中喷出。由于物质与磁层的相互作用，这种风是不连续的，并作为离散的等离子体团发射。如果抛射速率低于盘吸积速率，物质在盘-磁层边界的积累速度将超过抛射速度。在这种情况下，吸积到恒星上的过程是通过幕式吸积不稳定性进行的，在这种不稳定性中，物质积累的幕式之后是同时的吸积和喷射。在吸积阶段的这种不稳定性，其中物质流到恒星的漏斗流，我们观察到相应的上升流出率。在我们的模拟中观察到的吸积和喷射过程都是高度非平稳的。恒星经历强烈的自旋下降，由于耦合的恒星场与光盘和日冕，我们测量的自旋下降的时间尺度约为1万年的一个典型的CTTS在螺旋桨制度。
2013-04-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Propeller effect in two brightest transient X-ray pulsars: 4U 0115+63 and V 0332+53
我们提出的监测方案与斯威夫特/XRT望远镜进行的结果，旨在专门检测突然减少的观测通量与过渡到螺旋桨制度在两个著名的X射线恒星4U 0115+63和V 0332+53在其巨大的爆发在2015年。在4U 0115+63和V 0332+53的阈亮度分别为$(1.4\pm0.4)\times10^{36}$ erg s $^{-1}$和$(2.0\pm0.4)\times10^{36}$ erg s $^{-1}$时，检测到这种跃迁。频谱的来源被证明是显着软在低状态。在这两个来源中，吸积率接近上述阈值短暂恢复期间的近星点通过后，过渡到螺旋桨制度。抑制吸积所需的磁场的偶极分量的强度与基于回旋加速器线在其光谱中的位置的估计一致，从而排除了中子星附近的磁场的强多极分量的存在。
2016-07-19 astro-ph.HE
Early Accretion Onset in Long-Period Isolated Pulsars
该研究模拟长初始自转周期孤立中子星的磁旋转演化，发现低速天体可在几十亿年内进入星际介质吸积阶段，并可能显著增加银河系孤立吸积体的预测数量。
2024-01-19 astro-ph.HE
Probing the accretion geometry of the transient accreting millisecond pulsar SAX J1808.4-3658: transitions to the propeller regime
Visva-Bharati University（维斯瓦-巴拉蒂大学）；Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics (IUCAA)（大学间天文学与天体物理学中心）
通过分析SAX J1808.4-3658在2022和2025年最近年份的三次NuSTAR和两次NICER观测，研究其硬能谱状态下的吸积几何变化，发现内盘半径向外扩展，热辐射减少，质量吸积率下降，以及可能向自转驱动态转变的迹象。
2026-04-08 astro-ph.HE
Propeller effect in action in the ultraluminous accreting magnetar M82 X-2
本文介绍了在双星系统中吸积的中子星中首次观测到的类磁星磁场--M82星系中第一个脉动超亮X射线源X-2。使用钱德拉X射线天文台的数据，我们表明，源表现出双峰分布的光度与两个明确的峰分离的一个因素为40。这种行为可以解释为“螺旋桨制度”的吸积行动。在光度为~ $10^{40}$ erg/s的1.37 s脉冲星中，螺旋桨的出现暗示了~ $10^{14}$ G中子星磁场的偶极分量。
2016-01-07 astro-ph.HE
Probing the propeller regime with wide neutron star binaries
本文通过模拟宽中子星双星系统中螺旋桨阶段的持续时间与吸积起始条件，并结合SWIFT J0850.8-4219的观测约束，揭示了磁场和轨道间距对中子星能否进入螺旋桨阶段及后续吸积演化的关键影响。
2024-09-01 astro-ph.HE
Magnetar powered GRBs: Explaining the extended emission and X-ray plateau of short GRB light curves
扩展发射（EE）是在短伽马射线暴（GRB）的光变曲线中有时可以看到的一种高能、早期的再亮现象。我们提出了第一个连续的适合EE尾部和后来的X射线高原，统一在一个单一的模型。我们的中心引擎是一颗被回退吸积盘包围的磁星，该回退吸积盘由两个致密物体合并或白矮星的吸积引发的坍缩形成。在EE阶段，物质被加速到超开普勒速度，并通过快速旋转（$P \approx 1 - 10$ ms）和非常强的（$10^{15}$ G）磁场从系统中喷出，这一过程称为磁推进。X射线平台被建模为磁偶极子自旋下降发射。我们首先探索的范围内的伽玛射线暴现象，螺旋桨可能会重现，使用一系列的模板光变曲线设计一个分类方案的基础上现象学。然后，我们得到适合的光变曲线的9个伽玛暴与EE，同时拟合螺旋桨和磁偶极子自旋下降，并找到几个$10^{-3}$ $M_{\odot}$几个$10^{-2}$ $M_{\odot}$典型的光盘质量。这是弹道，粘性盘和指数吸积率。我们发现，从动能到EM发射的转换效率为propellered材料需要$\gtrsim 10\%$和最好的拟合结果来自一个指数吸积剖面。
2013-11-06 astro-ph.HE
Magnetic accretion flow explains the hysteresis q-diagram seen in outbursts of black hole low-mass X-ray binaries
本文提出磁化吸积盘模型可解释黑洞低质量X射线双星爆发中的滞回q图，通过截断半径对吸积率变化的热平衡响应产生滞回，进而导致光谱硬度在HID中呈现q形轨迹。
2025-05-07 astro-ph.HE
Real-time observations of the transition to the quiescent state in an accreting magnetised neutron star: No propeller required?
University of Turku（图尔库大学）；Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Tübingen（蒂宾根大学天文与天体物理研究所）；Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室）；Dr. Karl Remeis-Observatory and Erlangen Centre for Astroparticle Physics, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（弗里德里希-亚历山大埃尔朗根-纽伦堡大学卡尔·雷梅斯天文台与埃尔朗根粒子天体物理中心）；Max Planck Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Mullard Space Science Laboratory, University College London（伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室）；Astrophysics, Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系天体物理学）
该研究通过NICER观测暂现X射线脉冲星4U 0115+63的宁静态转变，发现热-粘滞吸积盘不稳定性模型可解释其行为，无需推进效应作为转变的主要机制。
2026-08-12 astro-ph.HE
Can fallback accretion on magnetar model power the X-ray flares simultaneously observed with gamma-rays of Gamma-ray bursts?
本文通过搜寻七个同时具有X射线耀发和平台辐射的GRB，检验磁星螺旋桨式回落吸积模型，发现该模型难以同时解释与伽马射线同现的X射线耀发及高洛伦兹因子GRB的观测特征。
2024-01-16 astro-ph.HE hep-ph
Black hole-like hysteresis and accretion states in neutron star low mass X-ray binaries
我们系统地研究了由Rossi X射线定时探测器监测的大样本中子星低质量X射线双星（LMXB）（50个源，10000+观测）。我们发现，通常在黑洞LMXB中观察到的康普顿主导和热主导状态之间的滞后模式在中子星系统中也很常见。这些模式也是中间态的样本，在观察10个系统的X射线颜色和快速变化的演化时发现，这些系统的吸积低于爱丁顿光度的30%。我们表明，滞后并不需要大的变化，在光度和它是自然的形式，状态转换采取在这些光度。在较高的吸积速率下，中子星不显示滞后现象，它们保持在热主导的低变率状态，其特征是燃烧行为和快速的颜色变化。只有在接近爱丁顿光度的光度下，才能再次看到高变率水平，这与康普顿化分量的分数贡献增加相对应。我们将这种行为与在LMXB中观察到的黑洞进行比较，表明给定源的光谱，时间和多波长特性可以由其在快速变光度图中的位置确定，因此，它为中子星和黑洞吸积状态提供了一个共同的框架。
2014-07-04 astro-ph.HE
Supernova Fallback onto Magnetars and Propeller-Powered Supernovae
我们探讨了在大质量恒星的超新星爆发过程中，新诞生的磁星上的回退吸积。强磁场（~10 ^{15} G）和短自旋周期（~1 - 10 ms）对磁星如何与下落物质相互作用有重要影响。在长的自转周期、弱的磁场和高的吸积率下，足够的物质被吸积形成一个黑洞，就像在大质量的祖星中常见的那样。当B <5 * 10 ^{14} G时，吸积导致磁星旋转得足够快，从而产生三轴变形并产生引力波，但只持续~50 - 200 s，直到它坍缩成黑洞。相反，在短的自旋周期、强磁场和低的吸积率下，磁星处于"螺旋桨状态"，通过驱逐进入的物质而避免成为黑洞。这个过程会使磁星向下旋转，因此只有在最初的质子中子星快速旋转的情况下，才可能产生引力波。即使磁星幸存下来，它也会吸积至少0.3个太阳质量，因此我们预计在这些类型的环境中出生的磁星的质量会比通常与中子星相关的1.4个太阳质量更大。推进器机制将磁星中~10 ^{52}尔格的自旋能转化为外流的动能，在最初的~10 - 30 s期间，这种冲击加热了流出的超新星喷出物。对于一个小的~5太阳质量的贫氢包层，这种能量创造了一个更明亮，更快的超新星，具有高的喷射速度~（1 - 3）* 10^4 km/s，可能会出现宽线的Ib/c型超新星。对于一个大于10太阳质量的富氢包层，结果是一个明亮的IIP型超新星，其平台光度为~10 ^{43}尔格/秒，持续时间为~60 - 80天。
2011-04-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetar central engines in gamma-ray busts follow the universal relation of accreting magnetic stars
本研究通过分析带X射线余辉平台的长短伽马射线暴样本，发现其瞬时辐射的最低吸积光度、中子星磁场与自转周期满足吸积致密天体的吸积-螺旋桨态普适关系，为部分伽马射线暴由磁陀星供能提供了新证据。
2023-04-28 astro-ph.HE
On the Torque Reversals of Accreting Neutron Stars
我们扩展了之前提出的分析模型，以估计强螺旋桨（SP）阶段吸积中子星的内盘半径，以及强和弱螺旋桨（WP）阶段（Ertan 2017，2018）到WP（吸积与自旋下降）和自旋上升（SU）阶段之间的转变条件，以及WP/SU转变期间的扭矩反转。该模型可以解释这些系统的一些基本观测特性，这些特性在传统模型中是不期望的：（1）在低X射线光度下吸积到恒星上，并过渡到SP相（无吸积）在远低于自旋向上/自旋向下转变所需的速率的临界吸积速率下，（2）当源旋转下降时，在大范围的吸积速率下持续吸积（WP阶段），以及（3）在具有可比较的扭矩大小的情况下在自旋上升和自旋下降阶段之间的过渡，而质量流率没有实质性变化。我们的研究结果表明，扭矩反转的任何一侧的扭矩的大小有一个类似的比例为不同的系统独立的自旋周期，磁偶极矩和吸积率在过渡期间。在我们的模型中估计的扭矩反转特性与观察到的4U 1626- 67的扭矩反转一致。
2020-10-28 astro-ph.HE
Variable polarisation and Doppler tomography of PSR J1023+0038 - Evidence for the magnetic propeller during flaring?
过渡毫秒脉冲星是在吸积低质量X射线双星（LMXB）状态和非吸积射电脉冲星状态之间交替的系统。当处于LMXB状态时，它们的X射线和光学光变曲线显示出快速的耀斑和下降，其起源还不清楚。我们目前的结果，从我们的光学和近红外观测运动PSR J1023+0038，过渡毫秒脉冲星观测吸积状态。我们的宽带光学偏振测量表明，该系统显示出内在的线性偏振，其程度与光发射相关，即偏振可以在耀斑期间被稀释。然而，在耀斑期间的位置角的变化表明在耀斑期间的额外新兴的偏振分量。我们还发现，基于我们的H $_α$光谱和多普勒层析成像，有迹象表明，在吸积盘的结构/排放的变化在耀斑期间，可能是由于吸积流的变化。这一点，再加上耀斑期间偏振的变化，可能标志着系统中存在磁螺旋桨质量喷射过程。此外，我们在光学和近红外耀斑的轮廓分析表明，近红外耀斑是至少一样强大的光学的，都可以表现出过渡时间尺度小于3秒。因此，光学/近红外耀斑似乎起源于一个单独的，偏振的瞬态分量，这可能是由于汤姆逊散射螺旋桨喷射物质。
2017-11-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hysteresis effects and diagnostics of the shock formation in low angular momentum axisymmetric accretion in the Kerr metric
研究了旋转黑洞周围纯广义相对论性低角动量吸积流的长期演化，发现吸积流具有滞后效应。这证实了在克尔度规中，定常激波是这种吸积盘的一个组成部分。描述吸积物质动力学流速空间梯度的方程等价于一阶自治动力系统。固定点分析保证了对于某些天体物理学相关的初始边界条件，这种流动必须是多跨音速的。与文献中已有的共识相反，证明了临界点和声学点一般不是同构的。具有多个临界点的流的同宿轨道选择了具有较高熵吸积率的临界点，证实了熵吸积率是系统中简并的消除剂。然而，在某些特殊情况下，也观察到异宿轨道，其中两个鞍型临界点的流配置具有相同的熵吸积率。拓扑异宿轨道是唯一允许的非可移动的退化解的吸积流与多个临界点，并被证明是结构不稳定。根据适当的初始边界条件，同宿轨道可以通过能量守恒的Rankine-Hugoniot型定常激波与标准的非同宿轨道相结合。本文提出了一个有效的李雅普诺夫指数，用以分析确定为什么某些跨音速流即使产生多个临界点也不能容纳激波解。（节录）
2009-06-24 astro-ph.HE
Comparisons of MHD Propeller Model with Observations of Cataclysmic Variable AE Aqr
我们已经开发了一个数值MHD模型的螺旋桨候选星AE Aqr使用轴对称磁流体动力学（MHD）模拟。我们认为AE Aqr是一颗中间极型星，那里的磁场相对较弱，白矮星周围可能形成吸积盘。这颗恒星处于螺旋桨状态，它的许多观测性质都是由盘-磁层相互作用决定的。观测到的AE Aqr星与模拟的AE Aqr星的特征的比较表明，该模型可以解释AE Aqr的许多观测性质。在一个代表性的模型中，恒星的磁场是B \approx 3.3 × 10 ^5 G，圆盘中的时间平均吸积速率是5.5 \times 10^{16} g/s。大部分物质被喷射到圆锥形风中。数值模型解释了AE Aqr通过从恒星表面到风，日冕和圆盘的角动量外流快速自旋下降。外流的能量收支为9 × 10 ^{33} erg/s，足以解释观测到的不同波段的耀斑辐射。喷射到风中的时间尺度与AE Aqr光变曲线中的短时间尺度变化相匹配。
2019-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining the Properties of GRB Accreting Magnetar with $R/I$ Evolutionary Effects Using \emph{Swift}/XRT Data
CAS Key Laboratory of Space Astronomy and Technology, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台空间天文与技术重点实验室）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿交叉科学研究院（天体物理方向））；School of Mathematics and Science, Hebei GEO University（河北地质大学数理学院）；Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所尼尔斯·玻尔国际学院及DARK中心）；Department of Astronomy, Xiamen University（厦门大学天文学系）；Department of Physics, School of Physics and Materials Science, Nanchang University（南昌大学物理与材料科学学院物理学系）
利用Swift/XRT数据研究GRB吸积磁星的性质，发现其自转周期与磁场的关系及吸积率的约束。
2025-12-30 astro-ph.HE
Time-lag between disk and corona radiation leads to hysteresis effect observed in black-hole X-ray binary MAXI J1348-630
吸积是黑洞X射线双星和活动星系核的重要物理过程。吸积流及其辐射的性质最初被认为是由盘的质量吸积率唯一决定的;然而，在几乎所有BHXRB爆发期间观察到的“滞后效应”严重挑战了这一范式。滞后效应是指快速上升阶段的硬-软态跃迁比缓慢衰减阶段的软-硬态跃迁发生在高得多的光度下。也就是说，相同的源可以在相同的光度下显示不同的光谱/时间特性。从现象学上讲，这种效应也被表示为所谓的“q”形硬度-强度图，它已被提出作为BHXRB的统一场景。然而，对q图的定量理论解释和观测理解仍然缺乏。在这里，我们提出了一个详细的时滞分析最近发现的BHXRB，MAXI J1348-630，集中监测的洞察HXMT在一个广泛的能量带（1-150千电子伏）。我们发现了观测到的吸积盘和日冕辐射之间的时滞自然导致滞后效应和“q”图的第一个观测证据。此外，补充的准同步Swift数据，我们实现了一个全景的吸积流：硬X射线爆发从日冕加热，随后引起的光学增亮在外盘几乎没有滞后，此后，增强的吸积在外盘向内传播，产生延迟的软X射线爆发的粘性时间尺度约8-12天。
2021-07-01 astro-ph.HE
Anti-correlation between X-ray luminosity and pulsed fraction in the Small Magellanic Cloud pulsar SXP 1323
我们报告的证据之间的反相关的脉冲分数（PF）和亮度的X射线脉冲星SXP 1323，发现第一次在光度范围$10^{35}$ -$10^{37}$尔格s $^{-1}$从观测跨越15年。在我们对小麦哲伦云（SMC）中其它X射线谱线的管道分析中，观测到了当源通量增加时，X射线谱线强度减小的现象。由于螺旋桨效应，当PF减小时，在一定值以下的光度会减小。在螺旋桨区域上方，PF和通量之间的反相关可能由于总发射的非脉冲分量的增加或脉冲分量的减少而发生。另外的吸积模式也是可能的，例如球形吸积和发射几何形状的变化。在更高的质量吸积速率下，吸积盘也可以延伸到更接近中子星（NS）表面的地方，在那里，减小的内半径导致更热的内盘发射。这些模式的等离子体吸积可能会影响到扇形束占主导地位的发射的光束配置的变化。
2018-05-11 astro-ph.HE
Accretion in the spin-down regime
吸积驱动毫秒X射线源可以在很宽的质量流率范围内吸积。即使在小的吸积速率下，脉动也会持续存在，在这种速率下，这些物体预计将处于螺旋桨阶段。我们认为，内部区域的磁盘周围的毫秒X射线恒星是足够厚的一小部分流入的物质可以吸积，即使在自旋下降制度从区域的磁盘远离磁盘平面。这允许这些系统在宽范围的质量流率内是明亮的。我们模拟了SAXJ1808.4 -3658在爆发过程中的光变曲线，并表明快速衰变阶段可以用自旋下降制度中的分数吸积来模拟。
2010-10-07 astro-ph.HE
Accretion regimes in the X-ray pulsar 4U 1901+03
4U 1901+03是一颗高质量的X射线脉冲星，于2003年爆发。罗西X射线定时探测器进行的观测表明，光谱和定时的变化，包括检测耀斑，准周期振荡，脉冲轮廓的复杂变化，和脉冲相位相关的光谱变化。我们重新分析了涵盖2003年X射线爆发的数据，并集中在迄今为止尚未讨论的可变性的几个方面。这些是10千电子伏的功能和X射线光谱状态和它们的关联与吸积制度，包括过渡到螺旋桨状态的爆发结束。我们发现4U 1901+03在X射线爆发过程中经历了三个吸积区。在爆发的高峰期和很短的时间内，X射线通量可能已经超过了在中子星表面上方一定距离处形成辐射激波的临界极限。然而，大多数时候，源处于亚临界状态。只有在爆发结束时，当光度降低到~10^{36}（d/10 kpc）^2 erg/s以下时，源才进入螺旋桨区。这些制度的存在的证据来自脉冲轮廓，硬度强度图的形状，以及各种光谱参数与通量的相关性。10千电子伏的功能似乎强烈依赖于X射线通量和脉冲相位，这打开了解释这一功能作为回旋线的可能性。
2016-08-22 astro-ph.HE
Modes in Transitional Millisecond Pulsars: Evidence of Pulsar Wind-Induced Disk Heating from GRMHD and Radiative Transfer
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；University of Valladolid UVA（巴利亚多利德大学）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Northwestern University（西北大学）；University of Toronto（多伦多大学）
研究过渡毫秒脉冲星X射线发射源，通过广义相对论磁流体动力学模拟及辐射转移代码后处理，探索不同盘状态，发现风致盘加热在高低X射线模式中均有贡献，解释了相关现象并与观测相符。
2026-07-22 astro-ph.HE
Stable accretion from a cold disc in highly magnetized neutron stars
本文的目的是研究强磁化中子星在很低吸积率下向吸积区的转变。为此，我们监测Be瞬态X射线脉冲星GRO J1008-57在整个轨道周期。当前的观测活动是在2016年1月和9月连续两次I型爆发之间使用Swift/XRT望远镜在软X射线波段（0.5-10 keV）进行的。没有观察到预期的向螺旋桨状态的过渡。然而，不同制度的吸积之间的过渡被检测到。特别是在爆发后，源进入了一个稳定的吸积状态，其吸积速率为~10^14-10^15 g/s。我们将这种状态与温度低于~6500 K的冷（低电离）盘的吸积联系起来。我们认为，在一定的旋转频率和磁场强度的组合下，所有的X射线天体都应该观察到向这种吸积机制的转变。提出的冷盘吸积模型能够解释X射线双星的几个令人困惑的观测特性。
2017-09-28 astro-ph.HE
A mechanism for hysteresis in black hole binary state transitions
我们认为，滞后周期的黑洞状态转换产生的吸积盘的两个既定的属性：增加湍流应力的磁盘通过一个净磁场和厚（但不是薄）磁盘平流径向这样一个领域的能力。在静止期间，磁旋转不稳定性在内部热流和外部薄盘之间的界面处产生磁场环。垂直通量平流进入并在内部流中随机累积，在内部流中它刺激湍流，使得$α\sim 1$。当$L \sim α^2 L_{\rm Edd} \sim L_{\rm Edd}$形成时，会发生向几何上薄的内盘的过渡，而第一个形成的“薄”盘本身是中等厚度的，强磁化的，并且能够向内平流场。这些特性有利于幕式喷流的产生。随着吸积率下降，磁通量逸出，$α$减少到$α\sim 0.01 - 0.1$，并且直到$L \ll L_{\rm Edd}$才重新建立热的内部流动。我们讨论我们的场景可能的观测结果。
2014-01-21 astro-ph.HE
XMM-Newton observations of the peculiar Be X-ray binary A0538-66
本文重新分析 XMM-Newton 对特殊 Be 型 X 射线双星 A0538-66 的活跃态观测，通过时序与光谱研究区分直接吸积和螺旋桨状态，并揭示其辐射成分差异。
2024-10-24 astro-ph.HE
Hysteresis and thermal limit cycles in MRI simulations of accretion discs
低质量双星系统周期性的爆发反映了其相关吸积盘的热状态变化。观测到的爆发与氢在5000 K附近电离时盘不透明度的强烈变化有关。这种物理导致吸积盘模型，表现出双稳态和热极限环，从而光盘之间的一个家庭的冷和低吸积状态和家庭的热和有效的吸积状态跳跃。以前的模型通过α（或“涡流”）粘度参数化圆盘湍流。在本文中，我们对待湍流更现实地通过一套局部几何的磁旋转不稳定性（MRI）的数值模拟。辐射冷却是通过一个简单的，但物理动机的处方。我们显示的存在下的热平衡，从而热极限环的前景，并在这样做表明，MRI引起的湍流是与经典理论兼容。我们的模拟还表明，湍流应力和压力扰动只是弱相互依赖的轨道时间，因此，热不稳定性连接到湍流加热（相对于辐射冷却）的变化是不太可能的操作，在协议与以前的数值结果。我们的工作提出了第一步，统一模拟全磁流体湍流与正确的热和辐射物理的爆发盘与矮新星，低质量X射线双星，并可能年轻的恒星物体。
2012-08-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Evolution of fallback discs around millisecond magnetars: effect of supercritical accretion on GRB afterglows
本研究探讨毫秒磁星周围回落盘的演化，发现超临界吸积下辐射压导致盘内区球化并自调控吸积率，使回落盘数天内无法与磁层作用，质疑现有回落盘模型对GRB X射线余辉的解释。
2023-08-26 astro-ph.HE
State Transitions in Ultracompact Neutron Star LMXBs: towards the Low Luminosity Limit
黑洞和中子星X射线双星的X射线谱态跃迁的亮度可以限制吸积区之间的临界质量吸积率。以往的研究表明，在某些超紧中子星LMXB中，由硬到软的光谱态跃迁具有最低的光度。在过去十年的X射线监测观测中，我们能够识别4U 0614+091，2S 0918-549和4U 1246-588中朝向最低光度极限的状态转变。通过分析Swift/XRT和RXTE/PCA的X射线定点观测，我们发现这些源的态跃迁没有滞后现象，并确定了硬-软跃迁和软-硬跃迁的临界质量吸积率分别为0.002 - 0.04 $\dot{\rm M}_{\rm Edd}$和0.003 - 0.05 $\dot{\rm M}_{\rm Edd}$。假设一颗中子星的质量是太阳质量的1.4倍。这个范围与在黑洞X射线双星中测得的最低跃迁光度相当，表明临界质量吸积率不受致密恒星表面性质的影响。我们的结果不支持对流主导吸积流（ADAF）模型，该模型预测，在中子星系统中的临界质量吸积率低一个数量级，如果采取相同的粘度参数。这些超紧凑X射线双星的低过渡光度和不明显的滞后提供了进一步的证据，表明过渡光度可能与盘中的质量有关。
2017-11-21 astro-ph.HE
Episodic Accretion on to Strongly Magnetic Stars
一些吸积中的中子星和年轻恒星表现出无法解释的阵发性耀斑，其形式为准周期振荡或周期性爆发。在一系列的两篇论文中，我们提出了新的工作不稳定性，可能会导致情节爆发时，吸积盘被截断的恒星的强磁场接近共转半径（开普勒频率匹配恒星的旋转频率）。在本文中，我们概述了物理的不稳定性，并使用一个简单的参数化的盘场相互作用，探讨不稳定性的数值，我们表明，可以导致反复爆发的吸积以及稳态的解决方案，首先提出的Sunyaev和Shakura。这些爆发的周期时间随着吸积率的降低而增加。这些解表明，即使在非常低的吸积率下，也不需要出现通常假定的“螺旋桨”状态，在这种状态下，物质从系统中喷射出来。
2010-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
On the torque reversals of 4U 1626--67
在最近发展的内盘半径综合模型和中子星从几何薄盘吸积的力矩计算的框架内，我们研究了4U 1626- 67的详细的力矩反转行为。该模型能再现4U 1626- 67的扭转-X射线光度关系。我们的结果表明：（1）当内盘半径等于共转半径$r_\mathrm{co}$，而传统的阿尔芬半径大于并接近于$r_\mathrm{co}$时，达到旋转平衡，（2）上转和下转扭矩都在扭矩反向的任一侧上操作，（3）随着吸积速率的增加，与吸积到恒星上相关的自旋上转矩逐渐主导自旋-圆盘施加的向下扭矩。扭矩反转是恒星在具有稳定的几何薄吸积盘的情况下，在定义明确的弱螺旋桨和自旋上升阶段之间过渡的自然结果。
2021-10-28 astro-ph.HE
Effects of Fall-Back Accretion on Proto-Magnetar Outflows in Gamma-Ray Bursts and Superluminous Supernovae
快速旋转的强磁化原中子星（“毫秒原磁星”）是长持续时间伽马射线暴（GRB）、超亮超新星（SLSNe）和双中子星合并的候选中心引擎。磁星的诞生可能伴随着恒星碎片的回落，在爆炸后持续数秒或更长时间。吸积通过以下方式改变磁星的演化：（1）提供额外的旋转能量来源（2）通过压缩磁层和扩大开放磁场线的极冠区，增强了偶极速率以上的自旋下降光度;（3）提供额外的吸积动力中微子光度，即使在磁星内部中微子光度下降后，也能维持风的重子负载。吸积磁星的喷流功率和磁化强度的复杂演化更容易解释高的56 Ni产额GRB SNe和一些GRB光变曲线的不规则时间演化（例如~在主要发射事件之前，伴随有前兆的爆发，随后是长的静止间隔）。额外的重子加载从吸积动力中微子照射的磁星极帽延长的时间框架内，射流磁化是在必要的范围sigma ~<1 e3的有效的伽马射线发射，从而容纳伽玛射线暴与超长的持续时间。虽然吸积并没有显著提高最大能量预算的限制<~几个1 e52尔格的孤立磁星，它大大扩大了磁场强度的范围和出生旋转周期能够驱动伽玛暴喷流，减少磁星之间的差异属性通常调用来解释伽玛暴与SLSNe。
2018-02-21 astro-ph.HE
Quasi-Simultaneous Radio/X-ray Observations of the Candidate Transitional Millisecond Pulsar 3FGL J1544.6-1125 During its Low-Luminosity Accretion-Disc State
3FGL J1544.6-1125是一颗候选的过渡毫秒脉冲星。类似于公认的tMSP- PSR J1023+0038、IGR J18245-2452和XSS J12270-4859 -- 3FGL J1544.6-1125，在其低光度吸积盘状态期间显示$γ$射线发射和离散的X射线“低”和“高”模式。协调无线电/X射线观测PSR J1023+0038在其目前的低光度吸积盘状态显示快速变化的无线电连续辐射可能来自一个紧凑的，自吸收的喷流，“推进”的吸积材料，和/或脉冲星moding。3FGL J1544.6-1125是目前唯一的另一个处于这种状态的tMSP系统，可以研究tMSP与其他中子星双星相比是否具有典型的无线电噪声。在这项工作中，我们提出了一个准同时甚大阵和雨燕无线电/X射线运动3FGL J1544.6-1125。我们检测到10 GHz的无线电发射变化的通量密度从$47.7 \pm 6.0$ $μ$ Jy下降到$\sim$ 15 $μ$ Jy（3 $σ$上限）在四个时期跨越三个星期。在最亮的时期，射电光度为$L_{5 GHz}$ $= (2.17 \pm 0.17) \times 10^{27}$ erg s $^{-1}$，对于准同时X射线光度$L_{2-10 keV}$ $= (4.32 \pm 0.23) \times 10^{33}$ erg s $^{-1}$（假设距离为…
2021-10-20 astro-ph.HE
Supernova luminosity powered by magnetar-disk system
磁星是一些高能超新星爆发的潜在动力源之一，如I型超亮超新星（SLSNe I）和宽线Ic型超新星（SNe Ic-BL）。为了探索这两类超新星之间可能存在的联系，我们研究了回退吸积盘对磁星演化和磁星驱动的超新星的影响。在这种情况下，磁星和回退吸积盘之间的相互作用将加速磁星在吸积状态下的自旋，但可能导致磁星在螺旋桨状态下的大幅自旋下降。因此，磁星的初始旋转在自旋演化中起的作用较小。这样的磁星-盘相互作用方案可以很好地解释SNe Ic-BL和SLSNe I的光变曲线，对于这两种光变曲线，观测到的差异对磁星的初始磁场以及盘的回退质量和时间尺度敏感。与为SNe Ic-BL供电的磁星相比，那些导致更明亮的SNe的磁星通常保持更快的旋转，并且在峰值时间附近具有相对较低的有效磁场。此外，SLSNe I和长伽马射线暴之间的联系，如果在未来观测到，可以在磁盘系统的背景下解释。
2021-05-12 astro-ph.HE
Hystereses in dwarf nova outbursts and low-mass X-ray binaries
上下文盘不稳定性模型（DIM）成功地解释了为什么许多吸积致密双星系统会出现爆发，在爆发期间它们的光度会增加几个数量级。DIM正确地预测了哪些系统应该是瞬态的，并且无论吸积体是黑洞、中子星还是白矮星都能工作。然而，一段时间以来，人们已经知道X射线双星（其中包含中子星或黑洞吸积器）的爆发在X射线硬度强度图（HID）中表现出滞后。最近的研究表明，吸积白矮星的爆发也显示出滞后现象，但在一个结合了光学，EUV和X射线通量的图表中。目的。我们在这里研究的性质的滞后观测激变的变量和低质量的X射线二进制文件。方法.我们使用Hameury等人（1998）的代码来模拟矮新星爆发，并根据盘不稳定性模型的预测构建了硬度强度图。结果我们明确地表明，标准的DIM -修改只占光盘截断-可以解释吸积白矮星中观察到的滞后现象，但不能解释观察到的X射线双星。结论.不同吸积机制/成分（盘、日冕、喷流等）存在的光谱证据应该只基于特定于盘的最内部部分的波段，即EUV和X射线，这是一项困难的任务，因为星际吸收。然而，现有的数据表明，在SS Cyg中存在EUV/X射线滞后。
2017-01-02 astro-ph.HE
Radius of the neutron star magnetosphere during disk accretion
本文研究了Be星双星系统中八个瞬变中子星在强磁场作用下吸积的自旋频率导数$\dotν$与质量吸积率（热光度，$L_{bol}$）的关系。使用费米/GBM和斯威夫特/BAT望远镜的数据，我们已经表明，对于八个系统中的七个系统的依赖$\dotν$可以通过通过吸积盘的角动量转移模型拟合，该模型预测了关系$\dotν\sim L^{6/7}_{bol}$。相关性$\dotν(L_{bol})$的滞后现象已在系统V 0332+53中得到证实，并首次在系统KS 1947+300、GRO J1008-57和1A 0535+26中被检测到。在所有的研究系统中的中子星磁层的半径进行了估计。我们发现，这个量不同的脉冲星，强烈依赖于分析模型和估计的中子星和二元系统参数。
2017-10-04 astro-ph.HE
A new prospect for jet origin and spectral state transitions with three hybrid accretion flows around black holes
有一种非常流行的双区吸积盘模型，认为非平流的开普勒盘（Shakura-Sunyaev盘）内部可以产生热的平流主导的吸积流，这种吸积流可以产生高能幂律辐射和外流/喷流。然而，我们发现，这个简单的模型是不足以自动解释的源的许多属性（如滞后效应，逆时针遍历的硬度强度图，奇特的可变性，并在黑洞$X-$射线双星的关联/非关联的射流），而不考虑额外的假设。我们还发现了该模型中的一些理论问题，如对过渡区变化的理解和只有开普勒分布的外盘的形成。基于近年来对平流盘结构的理论研究，以及吸积黑洞的许多观测行为，我们得出结论：平行于两区盘模型的吸积流中应该存在第三分量（TC），这可以很好地解释上述问题。有趣的是，这个修正的模型还提供了一个新的情况下，射流的产生和演变的TC流在高能量状态，这可以使射流靠近轴。并给出了射流动能的表达式。
2022-10-03 astro-ph.HE
The magnetospheric radius of an inclined rotator in the magnetically threaded disk model
盘馈中子星X射线双星磁层半径的估算是高能天体物理学中一个长期存在的问题。本文回顾了磁螺纹盘模型中磁层半径的计算，并将Ghosh & Lamb（1979）提出的简化方法与Wang（1987）、Wang（1995）和Wang（1997）提出的修正方法进行了比较。我们表明，对于一组给定的固定参数（也假设一个可比的屏蔽因子的中子星磁场的磁盘表面上感应的电流）的修订磁螺纹盘模型预测的磁层半径是显着小于从Ghosh和Lamb（1979）的处理。对于一个固定值的中子星磁场和大范围的质量吸积率，包括一个大的中子星旋转和磁场轴（$χ$ $\gtrsim$ 60度）之间的倾角导致磁层半径的进一步减少。为了说明这些计算的相关性，我们考虑，作为一个例子，在过渡的情况下，ESTA。在所谓的“高模式”的亚发光吸积盘状态，这些来源已显示X射线脉动解释为由于吸积在一个前所未有的低光度水平相比，其他中子星的X射线双星。在磁螺纹盘模型的背景下，我们表明，吸积在光度的$\sim$ 10 $^{33}$ erg s $^{-1}$（和吸积驱动的X射线脉动）可以更容易地解释时，由Wang（1997）提供的磁层半径的处方。这就避免了在其他文献著作中提出的在过渡型螺旋桨中产生非常强的螺旋桨外流的需要。
2018-06-29 astro-ph.HE
Simplified Picture of Low Mass X-ray Binaries based on Data from Aql X-1 and 4U1608-52
根据AqlX-1和4U 1608 -52的观测数据，我们提出了一个包含中子星的低质量X射线双星（NS-LMXB）的简化图像。在这幅图中，我们提出至少三个状态和三个状态转换;即，这些国家：（1）软状态，（2）硬高状态，和（3）硬低状态，并且状态转换：（i）硬高状态到软状态，（ii）软状态到硬高状态，和（iii）硬高状态到硬低状态，反之亦然。在情况（1）和（2）中，来自NS-LMXB吸积盘的气体几乎穿透整个磁场并吸积到中子星上，而在情况（3）中，一些气体以类似于X射线脉冲星的行为的方式在磁极周围吸积，并且相当多的气体被螺旋桨效应分散或喷射。转变（iii）发生在阿尔文半径等于共同旋转半径时。因此，在这种情况下，可以通过检测跃迁（iii）来估计中子星的磁场强度。我们还讨论了无吸积X射线态和Alfvén半径大于轻柱半径的再循环脉冲星态。
2012-10-10 astro-ph.HE
Magnetic Braking of Accreting T Tauri Stars II: Torque Formulation Spanning Spin-Up and Spin-Down Regimes
经典金牛座T星与其周围的吸积盘之间的磁相互作用被认为会影响其自转演化。我们使用2.5维磁流体动力学，轴对称模拟的星盘相互作用，通过PLUTO代码计算，计算这些恒星上的净扭矩。我们将净扭矩分为三个贡献：吸积（自旋向上），恒星风（自旋向下）和磁层喷射（ME）（自旋向上或向下）。在论文I中，我们探讨了相互作用制度，其中恒星磁层截断内盘在一个位置旋转速度比恒星，导致一个强大的净自旋贡献的吸积和ME（“稳定吸积”制度）。在本文中，我们调查的相互作用制度中，截断半径变得更接近，甚至超过共转，它是可能的磁盘材料获得角动量，并定期推出的离心屏障（“螺旋桨”制度）。这降低了吸积扭矩，可以改变ME扭矩的符号，并可能导致净恒星自旋下降配置。这些结果表明，它是可能有一个净自旋的恒星扭矩，即使截断半径内的共转半径（$R_\text{t} \gtrsim 0.7 R_\text{co}$）。我们拟合截断半径的半解析函数，以及与星盘相互作用相关的扭矩（即，的吸积和ME扭矩的总和）和恒星风，允许预测的净恒星扭矩的参数制度，包括净自旋和自旋下降的配置，以及通过一维恒星演化代码调查旋转演化的可能性。
2022-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
The spin-down accretion regime of Galactic ultra-luminous X-ray pulsar Swift J0243.6+6124
首次详细研究银河系超亮X射线脉冲星Swift J0243.6+6124静止态的自转减慢吸积，发现其复杂的自转频率与光度关系及脉冲轮廓变化，证明中子星在低自转减慢态仍进行吸积并可能处于螺旋桨状态。
2023-04-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Physical modeling of viscous disc evolution around magnetized neutron star. Aql X-1 2013 outburst decay
我们提出了一个围绕磁化中子星的粘性演化吸积盘模型。该模型的特点是不同的外半径的热电离部分的磁盘，由于冷却和不同的内半径的磁盘，由于与磁层的相互作用。它还包括离心屏障对中子星吸积的阻碍以及来自中子星和中子星盘的X射线对外盘和伴星的照射。当设置内部边界条件时，我们考虑到内部圆盘的过程发生的时间尺度远小于整个圆盘的粘性时间尺度。我们考虑三种类型的流出从光盘内边缘：零流出，一个基于MHD计算，和一个非常有效的螺旋桨机制。爆发峰之后的X射线瞬态的光变曲线可以通过相应的公开可用的代码来计算。我们将2013年Aql X-1爆发的X射线和光学波段的光变曲线与模型进行了比较。我们发现，快速下降的$0.3-10$ keV通量可以单独解释由径向收缩的热盘。同时，具有中子星磁场$>10^8$ G的模型具有更好的拟合，因为吸积效率行为强调了光变曲线上的“膝盖”。我们还发现，吸积停滞的盘库可以产生柏拉图发射。
2021-12-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
