Quasi-periodic oscillations in superfluid magnetars
本文研究了在牛顿引力作用下，具有极向磁场和弹性地壳的超流磁星轴对称振荡的时间演化。扩展早期的模型，我们研究的磁弹性波谱和潜在的识别所观察到的准周期振荡（QPOs）的成分梯度和夹带的影响。我们使用双流体多方状态方程来构建我们的恒星模型，它模仿现实的成分梯度配置。结果再现了正常流体星轴对称谱的基本特征，并发现了几种具有混合性质的磁弹性波。在地核，这些振荡模仿地壳的剪切模式模式，作为这两个区域之间强动力学耦合的结果。在我们的模型中，最近的夹带配置，我们发现，他们有一个双重的频谱上的效果：核心的磁振荡的频率增强，而混合磁弹性波起源于地壳移动的频率的单流体的情况下。低频磁弹性振荡的分布，我们的模型是定性类似于观测到的磁星QPO与$ν< 155 $ Hz。\emph{In particular, some of these QPOs could represent mixed magneto-elastic oscillations with frequencies not greatly different from the crustal modes of an unmagnetised star.}我们发现，许多QPO甚至可以考虑使用一个相对较弱的极性场$B_{p} \simeq 3\cdot 10^{14}$ G的模型，因为磁振荡的超流增强。最后，我们讨论了可能的识别625和1837~…
2014-07-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Powerful flares and magneto-elastic oscillations of magnetars
该研究围绕磁星强耀斑及耀斑余辉中的准周期振荡（QPOs）展开，梳理了磁星耀斑的观测特征与机制研究现状，指出QPOs可用于探究磁星活动本质，同时点明现有解释磁星QPOs的理论存在不完备性。
2024-09-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Zeeman splitting of torsional oscillation frequencies of magnetars
本文计算磁星壳层扭转振荡频率，考虑一阶磁场效应，预言并推广塞曼分裂，结果与观测到的低频QPO定性一致。
2024-03-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Quasi-periodic oscillations during magnetar giant flares in the strangeon star model
该研究基于strangeon星模型和Lennard-Jones相互作用计算扭转振荡频率，解释磁星巨型耀发中的高、低频QPOs，并指出夸克星难以解释全部观测。
2023-10-28 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
On the Quasi-Periodic Oscillations of Magnetars
我们研究磁星的扭转阿尔文振荡，即，具有强磁场的中子星。我们考虑了极向和环向分量的磁场和广泛的平衡恒星模型。我们使用一个新的坐标系（X，Y），其中$X=\sqrt{a_1} \sin θ$，$Y=\sqrt{a_1}\cos θ$和$a_1$是磁场的径向分量。在该坐标系中，描述准周期振荡QPO的1+2维演化方程（参见Sotani等人（2007））被简化为1+1维方程，其中扰动仅沿Y轴传播。我们针对不同的边界条件和开放磁场线求解1+1维方程，即，到达表面并在那里与外部偶极磁场匹配的磁场线，以及闭合的磁力线，即，无法到达恒星表面的磁力线对于开放的场线，我们发现两个家庭的QPOs频率，一个家庭的“低”QPOs频率位于X轴附近和一个家庭的“高”频率位于Y轴附近。根据Levin（2007）的说法，这两个族的基频可以解释为连续谱的转折点。我们发现，较高的频率是较低的频率与常数等于2n+1的常数倍。对于闭合线，相应的因子为n+1。通过这些关系，我们可以解释SGR 1806-20和SGR 1900+14中观测到的较低和较高的频率。
2009-02-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Magnetar QPOs and neutron star crust elasticity
本文利用星震学方法，通过识别磁星耀斑中的准周期振荡为扭转振荡，约束核饱和参数，并探讨剪切模和界面模对中子星性质的依赖，为天体物理与核物理提供互补理解。
2024-05-20 astro-ph.HE nucl-th
Detection of Quasi-periodic Oscillations in SGR 150228213
本研究针对磁星巨耀发稀少的问题，从短磁星爆发SGR 150228213中探测到两个不同频率的准周期振荡，发现其与重复快速射电暴存在位置关联，并探讨了该爆发的可能起源。
2023-05-29 astro-ph.HE
Magnetar Oscillations I: strongly coupled dynamics of the crust and the core
在软伽玛中继站观测到的巨耀斑中的准周期振荡通常被解释为磁星的扭转振荡。这种振荡运动受地壳剪切模与地核类阿尔芬模之间的强相互作用的影响。我们研究了通过这种相互作用产生的动力学，并提出了几个新的结果：（1）我们表明，全球{ \it边缘模式}经常居住在附近的核心阿尔芬连续的边缘。(2)我们计算的磁星的振荡运动的现实轴对称磁场配置和核心的密度分布，但与一个简化的模型的弹性地壳。我们表明，一般可以得到多个间隙中的阿尔芬连续。如果地壳频率属于能隙，则得到离散的全局{ \it能隙模}。(3)我们表明，在核心领域纠缠增强的核心离散阿尔芬模式的作用，并减少了核心阿尔芬连续的作用，在整体振荡动力学的磁星。(4)我们表明，该系统显示瞬态和/或漂移QPO的核心阿尔芬模式的频谱的部分时，包含离散的模式是密集和定期间隔的频率。(5)我们表明，如果中子耦合到核心阿尔芬运动，那么耀斑后地壳运动是强烈阻尼，并有一个非常弱的振幅。因此，磁星QPO提供的证据表明，在核心的质子和中子组件动态解耦，其中至少有一个是量子流体。(6)我们表明，这是很难确定的高频625赫兹QPO是由于磁星的物理振荡模式，如果后者的流体核心组成的标准质子-中子-电子的混合物，并磁化到相同的程度作为地壳。（摘要节略）
2010-06-02 astro-ph.HE gr-qc
Magneto-elastic oscillations of neutron stars with dipolar magnetic fields
通过二维广义相对论磁流体动力学模拟，我们研究了磁化中子星模型（磁星）的振荡，包括扩展的固体地壳的描述。本研究的目的是了解在SGR的巨型耀斑中观察到的QPO的起源。我们确认了三种不同区域的存在：（a）弱磁场区域B<5 x 10^13 G，地壳剪切模主导演化;（b）中等磁场区域B <5 x 10^13 G<B< 10^15 G，阿尔文类星体主要局限于中子星的核心，地壳剪切模被有效地阻尼;以及（c）强场区B>10^15 G，磁弹性振荡到达表面，接近纯阿尔文准分子轨道。当阿尔文QPO局限于中子星的核心时，我们发现QPO与没有地壳时的QPO性质相似。与偶极磁场配置的闭合场线相关联的较低的QPO被再现为在我们先前的模拟中没有地壳，而连接到开放场线的较高的QPO被从极轴移位。此外，我们观察到一个家庭的边缘QPO。我们的结果没有给SGR巨型耀斑中观测到的QPO留下太多的解释空间，但是可以容纳这样一种解释，即这些观测结果起源于偶极磁场强度在5 x 10^15 G < B < 1.4 x 10^16 G的狭窄范围内的模型中的阿尔文型、全球性、转折点QPO。这个范围比已知磁星的磁场强度估计值稍大。这种差异可以在包括更复杂的磁场结构的模型中解决，或者在考虑核中中子的超流性和质子的超导性的模型中解决。
2012-04-12 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Magneto-elastic oscillations modulating the emission of magnetars
中子星的磁弹性振荡被认为可以解释在高磁化中子星（磁星）的巨大耀斑的衰变尾部观察到的准周期振荡（QPO）。来自不同群体的理论建模的强大努力大大增加了我们对这一现象的理解。在这里，我们讨论了一些约束的问题，在中子星出现的超流，磁弹性振荡方面的观测解释是正确的。为了解释观测到的巨型耀斑的光变曲线的调制，我们描述了一个模型，该模型允许QPO通过磁场耦合到恒星外部。在这个磁层中，振动磁场感应电流，提供散射目标的光子，这是计算与蒙特卡罗方法和耦合到一个代码，计算的载流子的动量分布作为一个一维加速器的问题。我们展示了简化但自洽的动量分布（即水袋分布）以及相应光谱的第一批结果。
2017-09-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Searching for quasi-periodic oscillations in astrophysical transients using Gaussian processes
准周期振荡分析对于了解许多天体在伽马射线暴、太阳耀斑、磁星耀斑和快速射电暴等瞬变事件期间的动力学行为十分重要。天体物理学家经常用频域方法寻找QPO，例如（Lomb-Scargle）周期图，它通常假设幂律模型加上QPO频率周围的一些多余部分。时间序列数据也可以直接在时域中使用高斯过程（GP）回归进行研究。虽然GP回归在一般情况下计算成本很高，但天体物理数据和模型的特性允许快速的似然策略。数据的异方差性和非平稳性已被证明会导致基于周期图的分析中的偏倚。高斯过程可以考虑这些属性。使用GPS，我们模型QPO作为一个确定性耀斑形状的顶部随机过程。使用贝叶斯推断，我们演示了如何推断GP超参数，并赋予它们物理意义，如QPO频率。我们还执行QPO和替代模型（如红噪声）之间的模型选择，并表明这可以用来可靠地找到QPO。这种方法很容易适用于各种不同的天体物理数据集。我们演示了使用这种方法的一系列短瞬变：一个伽马射线暴，磁星耀斑，磁星巨星耀斑，和模拟的太阳耀斑数据。
2022-05-25 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Quasi-Periodic Oscillations and broadband variability in short magnetar bursts
磁星巨耀斑中准周期振荡的发现为中子星星震学的研究开辟了新的前景。然而，只有三个巨大的耀斑被记录下来，只有两个有足够质量的数据来搜索QPO，这样的分析是严重的数据有限。我们制定了一个在数量多得多、时间短、能量低得多的磁星爆发中进行QPO搜索的程序。这些爆发的短暂，短暂的性质需要实施复杂的统计技术，以作出可靠的推断。使用贝叶斯统计，我们将周期图建模为低频红噪声和高频白噪声的组合，这是一种保守的方法。我们使用经验模型来推断在这些频率的周期性和准周期性振荡的潜在签名。我们将我们的方法与以前使用的技术进行比较，发现虽然它总体上更保守，但在排除误报方面也更可靠。我们说明了我们的贝叶斯方法，将其应用到从磁星SGR J0501+4516的费米伽马射线暴监测器观察到的27个爆发的样本，我们没有发现任何的爆发中存在的QPO在未分组的光谱的证据，但找到一个候选检测分组的光谱中的一个爆发。然而，该信号是否是由于真正的准周期过程引起的，或者可以归因于噪声中的未建模效应，此时还需要解释。
2013-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The radio/X-ray burst from SGR 1935+2154: radiation mechanisms and the possible QPOs
最近，一个快速射电暴（FRB）的事件被发现与银河系磁星SGR 1935+2154有关，伴随着X射线爆发。我们发现这种射电爆发挑战了磁星的典型发射机制，包括来自带电聚束的相干曲率辐射、快磁声波（FMS）、来自激波的同步脉泽以及低扭曲磁星的类脉冲星机制。更具体地说，我们发现：（1）X射线最有可能在磁层内部产生。(2)对于阿尔芬波衰变产生的相干曲率辐射，由于磁场线的强扭曲和阿尔芬波的内部阻尼，一般预测的持续时间（$\lesssim0.1$ ms）小于观测值。(3)FMS波模型预测发射频率非常低，为$ν_{\rm p}\sim0.03$ MHz $\ll$ GHz，除非它是在磁层内部产生的。但磁层FMS波模型的吸收效应还有待研究。(4)同步脉泽模型受到了挑战，因为观测表明，X射线和射电光变曲线的峰值具有相同的时间间隔$Δt_{\rm FRB}=Δt_γ\approx0.03$ s，而它将预测$Δt_{\rm FRB}\llΔt_γ$。(5)似乎很难直接将低扭曲脉冲星机制应用于耀斑磁星，因为磁星活动可以显着变形的磁层。(6)我们提出了研究FRB一般性质的四种可能性，特别是在双峰/多峰FRB中识别周期为$\sim1-10$ ms的准周期振荡的可能性。
2020-08-26 astro-ph.HE
Magnetars oscillations in the presence of a crust
本文研究了中子星在强磁场作用下的轴对称扰动，考虑了流体核与固体壳的耦合振荡。我们恢复离散振荡的基础上，主要是在地壳和连续的核心。我们还证实了在两个连续体之间的间隙中存在“离散阿尔文模式”（参见Van Hooven& Levin（2011）），此外，我们还可以在连续体内部解决其中一些模式。我们的结果可以解释SGR 1806-20和SGR 1900+14中观测到的低和高准周期振荡（QPO），并对这两颗磁星的质量、半径和地壳厚度提出了约束。
2011-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Possible identifications of newly observed magnetar quasi-periodic oscillations as crustal shear modes
在软伽马中继站（SGR）中发现的准周期振荡（QPO）有望帮助我们研究中子星中物质的性质。在早期的研究中，我们把在SGR 1806、$-$ 20和SGR 1900+14的巨型耀斑中观测到的频率低于$\sim100$ Hz的QPO确定为地壳扭转振荡。为此，我们通过改变恒星的质量和半径，计算了具有不同角指数$\ell$的基本扭转振荡的频率。在这项工作中，我们试图在与之前相同的框架内解释Huppenkothen等人最近报道的额外QPO频率（2014a，b），除了我们新考虑了电子屏蔽的影响，这会使频率降低一小部分。这些QPO是在两个不同的SGR中发现的，即，SGR 1806 $-$ 20和SGR J1550 $-$ 5418。然后，我们发现SGR 1806 $-$ 20中新观察到的QPO频率仍然可以被识别为基本扭转振荡的频率之一，而SGR J1550 $-$ 5418中的QPO频率也可以用扭转振荡来解释，尽管相关的角指数很难识别。
2015-08-07 astro-ph.HE nucl-th
Quasi-Periodic Oscillations in Short Recurring Bursts of the Soft-Gamma Repeater J1550-5418
磁星巨耀斑中准周期振荡的发现为中子星星震学的研究开辟了新的前景。巨大耀斑的稀缺性使得在更短的时间内寻找QPO，从软伽马中继器（SGR）的众多爆发是可取的。在Huppenkothen等人（2013）中，我们开发了一种贝叶斯方法来搜索短磁星爆发中的QPO，考虑到复杂的爆发结构的影响，并在小样本爆发上显示了其可行性。在这里，我们将相同的方法应用于SGR J1550-5418中286个爆发的爆发风暴的更大样本。我们报告了一个候选信号在260 Hz的搜索的个人爆发，这是相当广泛的。我们还发现两个QPO在93赫兹和一个在127赫兹，平均周期图从一些突发在个人触发，在接近QPO以前观察到的磁星巨星耀斑的频率。最后，第一次，我们探索的整体突发的变化在样本中，并报告一个弱的反相关性的幂律指数的宽带模型表征非周期性突发的变化，和突发持续时间：较短的突发有陡峭的幂律指数比较长的突发。这表明较长的爆发在更宽的时间尺度范围内变化，而不仅仅是短爆发的较长版本。
2014-04-10 astro-ph.HE
Quasi-Periodic Oscillations in Short Recurring Bursts of the magnetars SGR 1806-20 and SGR 1900+14 Observed With RXTE
在磁星的巨大耀斑中观测到的准周期振荡（QPO）特别令人感兴趣，因为它们有可能通过中子星的星震学打开一扇通往中子星内部的窗口。然而，只有三个巨大的耀斑被观察到。因此，我们利用更大的数据集的较短，能量较低的经常性爆发。在这里，我们报告的搜索QPO在一个大的数据集的爆发，从两个最活跃的磁星，SGR 1806-20和SGR 1900+14，观察与罗西X射线定时探测器（RXTE）。我们在SGR 1806-20的30个爆发的平均周期图中发现了一个单一的检测，频率为57 Hz，宽度为5 Hz，与SGR 1900+14观测到的巨大耀斑QPO非常相似。这个QPO自然适合在全球磁弹性扭转振荡的框架内解释巨型耀斑QPO。此外，我们发现了傅立叶分析的光变曲线的适用性与低背景计数率和短时间尺度上的强变异性的限制。在这种情况下，标准傅立叶方法和更复杂的傅立叶分析由于产生不可接受的大量假阳性检测而同等程度地失败。这个问题在傅立叶域中并不容易解决。相反，我们展示了光变曲线的模拟如何为这些光变曲线中的QPO搜索提供可行的解决方案。
2014-09-26 astro-ph.HE
Magnetar Asteroseismology with Long-Term Gravitational Waves
磁耀斑和磁星（超磁化中子星）的感应振荡是很有希望的引力波源。我们认为，GW的发射，如果有的话，将持续时间比观察到的X射线准周期振荡（X-QPO），需要更长期的GW分析，从一天到几个月比目前的搜索。与脉冲星计时一样，由于磁场的衰减或重构，振荡频率也会随时间变化，这对GW的探测至关重要。利用观测到的GW频率及其时间导数，我们可以探测内部磁场强度及其演变，并利用下一代干涉仪如先进的LIGO，先进的VIRGO，LCGT和ET开启新的GW星震学。
2011-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Search for quasi-periodic signals in magnetar giant flares
在磁星巨大耀斑的衰变尾部发现的准周期振荡（QPO）被认为是中子星的扭转振荡。这些QPO具有很高的潜力来限制高密度物质的性质。为了寻找准周期信号，我们用非参数贝叶斯信号推断方法D $^3$ PO研究了SGR 1806-20和SGR 1900+14的巨耀斑光变曲线. D $^3$ PO算法将原始光子计数建模为连续通量，并考虑泊松散粒噪声以及所有仪器效应。它从数据中重建对数通量及其功率谱。使用这种完全噪声感知的方法，我们不确认以前报告的频率线在$ν\gtrsim17\,$ Hz，因为它们属于噪声主导的制度。然而，我们发现了两个新的潜在候选振荡在$9.2\,$ Hz（SGR 1806-20）和$7.7\,$ Hz（SGR 1900+14）。如果这些是真实的，并且是磁星的基本磁弹性振荡，那么与以前的发现相比，当前的理论模型将有利于相对较弱的磁场$\bar B\sim 6\times10^{13} - 3\times10^{14}\,$ G（SGR 1806-20）和相对较低的地壳内部剪切速度。
2018-03-05 astro-ph.HE
Magnetar Oscillations II: spectral method
磁星的地震动力学在很大程度上取决于固体地壳和流体核之间的强磁流体耦合。在本文中，我们建立了一个“光谱”的计算框架中，磁星的运动被分解成一系列的基函数，这是与地壳和核心振动本征模式。一个广义相对论的形式主义的核心阿尔芬模式的磁通量坐标的评价，以及本征模计算的强磁化地壳的有限厚度。通过考虑耦合的地壳模式的连续的阿尔芬模式的核心，我们构建了一个完全相对论的磁星动力学模型，它允许：i）快速和长期的模拟没有数值耗散。ii）对恒星结构进行非常精细的采样。我们发现，地壳中强磁场的存在导致某些径向数n>1的高频地壳弹磁模局限于磁场接近水平的地壳区域。虽然这些本地化模式的阿尔芬连续在核心的水磁耦合减少，他们的能量消耗的时间尺度远小于1秒。因此，观察到的频率大于600 Hz的QPO的难题仍然存在。
2011-10-10 astro-ph.HE gr-qc
Magneto-elastic oscillations of neutron stars: exploring different magnetic field configurations
我们研究了高磁化中子星（磁星）的磁弹性振荡，它被提出来解释软γ射线中继器（SGR）巨耀斑衰变尾部出现的准周期振荡（QPO）。我们通过调查各种磁场配置，计算在每种情况下的Alfvén谱，并进行磁弹性模拟选定数量的模型扩展以前的研究。通过识别观测到的28 Hz（SGR 1900+14）和30 Hz（SGR 1806-20）频率与基本Alfvén QPO，我们估计所需的表面磁场强度。对于所研究的磁场配置（类偶极向场，具有类偶极向分量的混合环向-极向场和限制在靠近恒星内部的场线区域的环向场，以及具有额外的类四极向分量的极向场）估计的偶极自旋下降磁场在8 × 10^14 G和4 × 10^15 G之间，与产生巨大耀斑的SGR源的自旋下降估计大体一致。许多模型都表现出丰富的阿尔文连续统，揭示了可以产生QPO的新转折点。这使得人们可以解释大多数观察到的QPO频率与磁弹性QPO。特别是，我们构造了一个可能的配置，在光谱中的两个转折点，可以解释所有观察到的QPO的SGR 1900+14。最后，我们发现，磁场配置完全局限于地壳（如果核心被假定为I型超导体）是不赞成的，由于难以解释的最低观测QPO频率（f<30 Hz）。
2013-02-27 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Zeeman effect in oscillations of magnetars with toroidal magnetic fields
本文首次研究了具有环向磁场且未施加轴对称性的磁星磁弹性振荡，发现Zeeman效应使振荡光谱显著丰富，为解释观测和探索磁星物理提供了新视角。
2025-03-06 astro-ph.HE hep-ph
Torsional Oscillations of a Magnetar with a Tangled Magnetic Field
出于稳定性的考虑和观测证据，我们认为磁星具有高度纠缠的内部磁场。我们建议，准周期振荡（QPO）看到伴随着巨大的耀斑可以解释为扭转模式支持的纠缠磁场，我们提出了一个简单的模型，支持这一假设的SGR 1900+14。以缠结的强度作为自由参数，我们发现，在缠结的磁能必须占主导地位，在偶极分量的一个因素的$\sim 14$，以适应所观察到的28 Hz QPO。我们的简单模型提供了有用的标度关系的QPO光谱如何依赖于中子星的整体性质和缠结强度。SGR 1900+14的缠结磁场中的能量密度使地壳在动力学上几乎不相关，这对QPO问题的研究是一个重要的简化。预测的光谱比观察到的密度约3倍，这可以用优先模式激发或光束发射来解释。我们强调，场缠结是稳定磁场所必需的，因此在处理QPO问题时不应忽略。
2016-04-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutron star mass-radius constraints using the high-frequency QPOs of GRB 200415A
本文通过将GRB 200415A磁星巨耀发中观测到的高频QPOs识别为地壳扭转振荡泛音，并结合地面核物质实验约束，反向限定了该中子星的质量和半径。
2023-06-20 astro-ph.HE nucl-th
New Methods for Timing Analysis of Transient Events, Applied to Fermi/GBM Magnetar Bursts
为了辨别天空中许多伽马射线源的物理性质，我们不仅要从光谱和空间维度看，还要了解它们的时间变化。然而，时间分析的来源与一个高度瞬态的性质，如磁星爆发，是困难的：标准傅立叶技术开发的长期变化通常观察到，例如，从活动星系核往往不适用。在这里，我们提出了新开发的计时方法适用于各种瞬态事件，并显示其成功的应用与费米/GBM观测到的磁星爆发。磁星是计时研究的主要对象，这要归功于磁星巨耀斑中准周期性的探测，以及它们有助于揭示中子星结构的潜力。使用最先进的统计技术，我们搜索准周期性（QPO）的样本中的爆发从软伽玛中继站SGR J 0501 +4516观察费米/GBM和提供上限潜在的QPO检测。此外，我们首次研究了磁星爆发的宽带变化行为，并强调了这些新信息如何为我们提供另一种探测这些神秘物体的方法。
2013-03-06 astro-ph.HE
Tangled magnetic field model of QPOs
磁星的高度缠结的磁场支持剪切波，类似于有序磁场中的阿尔文波。在这里，我们探讨了在恒星内部和磁层中激发的扭转模式是否可以解释在SGR 1900+14巨型耀斑尾部观察到的准周期振荡（QPO）。我们解决了一个纠缠的磁场耦合内部剪切波的磁层中的相对论阿尔文剪切波的初值问题。假设恒星振荡产生的突然释放的磁能，我们得到的能量和几何的过程中的约束。如果耀斑能量最初是沉积在恒星内部，那么波能量传播到磁层的速度相对较慢，这与观测到的辐射事件的上升时间$\lesssim 10$ ms不一致。耀斑能量也不能完全沉积在恒星外部，因为大部分能量都反射到恒星表面，表面振荡的幅度不足以产生可检测的磁层电流调制。能量沉积在一个体积，跨越恒星表面给出协议与所观察到的上升时间，并激发一系列的模式与观察到的QPO频率的大幅幅度。一般来说，局部能量沉积激发了包含所观察到的QPO的宽范围的模式，尽管激发的模式比所观察到的QPO的数量多得多。如果耀斑能量是轴对称地沉积的，就像某类MHD不稳定性一样，被激发的模式的数量会大大减少。
2022-06-20 astro-ph.HE
Pitfalls of periodograms: The non-stationarity bias in the analysis of quasi-periodic oscillations
准周期振荡（Quasi-periodic oscillations，QPO）是理解天体在伽马射线暴、太阳耀斑和磁星耀斑等瞬变事件中动力学行为的一把重要钥匙。QPO的估计通常使用时间序列的周期图，并使用Whittle似然函数进行谱密度估计。然而，Whittle似然仅在时间序列是平稳的情况下有效，因为频率仓在其他情况下在统计上不是独立的。我们发现，如果时间序列是非平稳的，QPO的意义可以高度高估和估计的中心频率和QPO宽度可以过度约束。如果QPO仅存在于时间序列的一小部分中，并且噪声水平在整个时间序列中变化，则会发生这种效应。例如，如果瞬态之前或之后的背景噪声包括在时间序列中，或者如果低频噪声分布在时间序列上强烈变化，则可能发生这种情况。我们确认存在这种偏见，在以前报道的结果从太阳耀斑数据，并表明，意义可能被高度夸大。最后，我们提供了一些建议，帮助确定分析是否受到这种偏见的影响。
2021-08-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nonlinear Variability of Quasi-Periodic Oscillations in GX 339-4
我们研究的准周期振荡（QPO）的非线性变化，使用双相干，在不同的傅立叶频率的相位耦合的措施。我们分析了黑洞双星GX 339-4的RXTE/PCA档案数据的几个观测结果，这些数据显示了QPO。在C型QPO中，我们确认存在的“非线性”模式，其中有低频率之间的非线性耦合的总和的QPO频率以及“网络”模式，其中除了非线性，非线性耦合的QPO频率和宽带噪声之间存在。我们发现，B型QPO显示出以前未知的模式。我们还表明，双相干模式的变化逐渐从“网络”到“网络”的源从一个硬的中间状态移动到一个软的中间状态。此外，我们重建QPO波形从六个观测使用双相。最后，我们提出了一个方案，通过该方案，在硬X射线发射区域的光学深度的适度增加可以解释在此过渡期间看到的非线性的变化。
2019-04-11 astro-ph.HE
Born-Infeld magnetars: larger than classical toroidal magnetic fields and implications for gravitational-wave astronomy
磁星是中子星，呈现出X射线和软伽马射线的爆发和爆发，可以通过非常大的磁场来理解。因此，非线性电动力学应考虑到这样的紧凑系统的更准确的描述。我们在理想磁流体动力学的背景下进行研究，并实现我们的分析，著名的Born-Infeld（BI）电磁的情况下，以提出一些天体物理后果。在这里，我们专注于环形磁场的动机已经知道磁星与低偶极磁场和他们的预期相关性，在高度磁化的恒星。我们表明，BI电动力学导致较大的环形磁场相比，麦克斯韦电动力学。因此，人们应该期待更高的生产引力波（GW），甚至更多的能量巨大的耀斑从非线性恒星。考虑到当前对BI尺度场、大耀斑能量和磁星磁场的约束，我们还发现磁星椭圆度的最大值应为$10^{-6}-10^{-5}$。此外，BI电动力学可能导致从磁星辐射的GW能量的阶数$10\%-20\%$的最大增加，而对于其他物理激励的情况可能会出现更大的百分比。因此，随着GW探测器的改进，在不久的将来也可能探索电磁学的非线性理论。
2018-04-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nonlinear electrodynamics in magnetars: systematic effects on radius constraints and timing analysis
Federal University of Itajubá（伊塔朱巴联邦大学）；University of Brasília（巴西利亚大学）；Federal University of Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；University of Cape Town（开普敦大学）
本文研究了非线性电动力学对磁星周围光子传播的影响，发现其显著改变光子路径，导致星体半径估计出现约10%的相对误差，并引入约350纳秒的系统性最小延迟，这对未来的X射线观测分析至关重要。
2026-05-16 astro-ph.HE gr-qc
Magnetar bursts due to Alfvén wave nonlinear breakout
磁星活动最常见的形式是短X射线爆发，持续时间从毫秒到秒，亮度范围从$10^{36}$到$10^{43}\ {\rm erg}\,{\rm s}^{-1}$。最近，来自银河系磁星SGR 1935+2154的X射线爆发被检测到与来自同一来源的两个类似快速射电暴（FRB）的事件重合，提供了FRB可能与磁星爆发有关的证据。使用完全三维无力电动力学模拟，我们表明，这样的磁星爆发可能产生的阿尔文波发射局部磁星地震：一个波包传播到外磁层，成为非线性，并逃离磁层，形成一个超相对论喷出物。喷出物推开磁层磁力线，在其后面产生电流片，在这些电流片处可能发生磁重联，导致等离子体重联和X射线发射。喷出物的角度大小可以是紧凑的，如果地震发射区很小，则为$\lesssim 1$ sr，$\lesssim 0.01$ sr在恒星表面。我们讨论的FRB和一致的X射线爆发SGR 1935+2154的影响。
2022-06-01 astro-ph.HE
Nonlinear Electromagnetic Waves in Magnetosphere of a Magnetar
计算了电磁波在磁星磁层中的传播。磁层被建模为QED真空和冷的，强磁化的等离子体。背景场和电磁波被非微扰地处理，并且可以是任意强的。这种技术对于研究传播波中的非线性效应特别有用。波通过这样的介质通常会形成冲击;另一方面，我们关注的是可能存在的波，没有演变的旅行。因此，为了研究非线性效应，我们做了一个行波分析，并数值研究了所得的波动方程。我们发现了一类解决方案，在一个均匀的等离子体，稳定对形成冲击，激发非正交分量表现出很强的非线性行为。这些波可能是近磁星和磁星能量传输过程的重要组成部分。
2010-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Born-Infeld magnetars: larger production of gravitational waves due to larger toroidal magnetic fields
我们讨论了Pereira等人（2018）关于电磁非线性理论描述的磁星的一些方面，并为Born-Infeld拉格朗日量提供了理由。我们着重于这些系统中相对于普通磁星的环形磁场的增加以及随之而来的引力波产生的增加。总之，电磁学的非线性理论将使未来的探测器更有可能探测到引力波，这可能会限制电动力学的非线性方面，而这在地球上的粒子加速器上是完全不可能的。
2019-04-09 astro-ph.HE nucl-th
QPOs in compact sources as a non-linear hydrodynamical resonance: Determining spin of compact objects
提出吸积盘基本模式受致密天体自旋等外在模式强迫的非线性共振统一模型，解释黑洞与中子星从低频到高频QPO的起源，并据此约束黑洞自旋、中子星半径及两者质量。
2023-08-18 astro-ph.HE
Damping of Fast Radio Bursts in the Inner Magnetospheres of Magnetars
University of Maryland（马里兰大学）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；Stanford University（斯坦福大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究FRB在磁星内磁层中的传播，通过三维力-free电动力学模拟发现非线性三波相互作用导致FRB能量转移到Alfvén波，从而强烈衰减射电信号。
2026-06-19 astro-ph.HE
Role of nuclear physics in oscillations of magnetars
强磁场对磁星的地壳性质有重要影响。在这里，我们研究磁星的磁弹性振荡，考虑到强磁场对地壳成分（磁化地壳）的影响。我们计算全球磁弹性（GME）模式以及模式局限于地壳（CME）。地壳的组成直接影响其剪切模量，我们使用三种不同的核子-核子相互作用计算：SLy4，SkM和Sk272。在强磁场$\geq 10^{17}$ G中，所有Skyrme相互作用的地壳剪切模量都增强。无论有无磁场存在，SLy 4相互作用的地壳剪切模量都远高于SkM和Sk272相互作用的地壳剪切模量。虽然我们没有发现有和没有磁化结壳的GME和CME基模的频率有任何明显的变化，但CME模的第一泛音频率在强磁场$\geq 10^{17}$ G中受到显著影响。然而，在GME模式的第一泛音的频率中没有观察到该特征。与先前的研究一样，还注意到，当磁场达到临界场（$B > 4 \times 10^{15}$ G）时，结壳对两种类型的动力弹性模式频率的影响消失。GME和CME模式的频率计算磁化地壳的基础上所有三个核子-核子相互作用，恒星模型和磁场，与观测到的准周期振荡（QPOS）在SGR 1806 - 20和SGR 1900 + 14的频率进行了比较。在早期的研究中，这种比较表明，GME模式是必不可少的解释所有的频率CME模式只能解释较高的频率。
2016-08-03 astro-ph.HE nucl-th
Discovery of high-frequency quasi-periodic oscillation in short-duration gamma-ray bursts
该研究系统分析 Fermi/GBM 的 605 个短伽马射线暴，在 3 个暴中发现置信度高于 5.2σ 的数百至千赫兹 QPO，支持双中子星并合形成超大质量磁星中心引擎。
2025-02-19 astro-ph.HE
Constraining properties of high-density matter in neutron stars with magneto-elastic oscillations
我们讨论扭转振荡的高度磁化中子星（磁星）使用二维，磁弹性流体动力学模拟。我们的模型能够解释在磁星中观察到的低频和高频准周期振荡（QPO）。这些振荡的分析提供了对击穿磁场强度、基本QPO频率和特别激发的泛音的频率的约束。更重要的是，我们展示了如何使用这些信息来一般约束中子星中高密度物质的属性，采用贝叶斯分析。尽管目前存在不确定性和计算近似值，但我们对SGR 1806-20的依赖于模型的贝叶斯后验估计得出的磁场强度为$\bar B\sim 2.1^{+1.3}_{-1.0}\times10^{15}\,$ G，地壳厚度为$Δr = 1.6^{+0.7}_{-0.6}$ km，这两个值分别与观测和理论预期非常一致（显示了1- $σ$误差线）。我们的后验也有利于在核心的超流相，一个相对较低的恒星致密性，$M/R<0.19$，表明一个相对刚性的状态方程和/或低质量的中子星，和高剪切速度在地壳的基础上，$c_s>1.4\times10^8\,$厘米/秒。虽然这里列出的程序仍然有很大的不确定性，但当有更多的观测数据时，这些限制可能会变得更严格。
2017-10-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Quasi-periodic oscillations of the X-ray burst from the magnetar SGR J1935+2154 and associated with the fast radio burst FRB 200428
快速射电暴（FRB）是一种来自宇宙学距离的短射电脉冲，其起源和机制一直是一个重大的谜团。我们报告了磁星SGR J1935+2154的X射线爆发中40 Hz的强准周期振荡（QPO），与FRB 200428相关，硬X射线调制望远镜（Insight-HXMT）显著检测到，也暗示了Konus-Wind数据。来自磁星爆发的QPO很少被检测到;我们对这里报告的QPO的3.4 sigma（p值为2.9e-4）检测揭示了从磁星观察到的最强QPO信号（除了一些非常罕见的巨型耀斑），使这种X射线爆发在磁星爆发中独一无二。与两个FRB脉冲重合的两个X射线尖峰也在QPO的峰值之中。我们的结果表明，至少有一些FRB与中子星的强振荡过程有关。我们还表明，我们可能会高估的QPO信号的意义和低估的错误QPO参数，如果QPO只存在于一小部分的时间序列的X射线爆发，我们用来计算Leahy归一化周期图。
2022-04-07 astro-ph.HE
Intermittency and Lifetime of the 625 Hz QPO in the 2004 Hyperflare from the Magnetar SGR 1806-20 as evidence for magnetic coupling between the crust and the core
在2004年SGR 1806-20的巨型耀斑中检测到的准周期振荡（QPO）通常被解释为中子星的全球磁弹性振荡。然而，理论模型预测最高频率的振荡应该迅速消失，而观测结果表明最高频率的信号在两个不同航天器的X射线数据中持续了约100秒，两者之间存在很大的差异。这种差异对于约625 Hz的高频QPO尤其重要。然而，以前的分析没有系统地测试信号是否也可以在更短的数据段中存在，与理论预测更一致。在这里，我们测试的存在下，在625赫兹的高频QPO的数据从罗西X射线定时探测器（RXTE）和拉马迪高能太阳光谱成像仪（RHESSI）系统无论是在个别旋转周期的中子星，以及平均在多个连续的旋转周期在同一阶段。我们发现，在RXTE数据中的QPO是一致的，只存在于一个单一的周期，为短的持续时间约0.5秒，而RHESSI数据是一致的，与一个短命的信号出现和消失，与一个长寿的QPO。总的来说，这些数据为地壳和地核之间的强磁相互作用提供了证据。
2014-08-04 astro-ph.HE
Non-Equilibrium Thermodynamics of Black-Hole Coronae: QPOs, Turbulence, and Jets
University of Maryland（马里兰大学）；Universidad de Costa Rica（哥斯达黎加大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
基于非平衡热力学，提出黑洞日冕自振荡模型，解释准周期振荡（QPO）的产生机制，并关联湍流和喷流。
2026-05-28 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Coupling between QPOs and broadband noise components in GRS 1915+105
我们探讨使用的双谱理解准周期振荡。双谱是一种统计量，它探测不同频率下傅立叶谱的相对相位之间的关系。双谱的使用使我们能够打破不同模型之间的退化时间序列产生相同的功率谱。我们看看GRS 1915+105的几个观测数据时，源显示出强烈的准周期振荡和强宽带噪声分量在其功率谱。我们表明，尽管在功率谱强的相似性，双谱可以有很大的不同。在所有情况下，存在这样的频率范围，其中双相干（非线性的度量）对于涉及准周期振荡的频率的频率是强的，这表明准周期振荡耦合到噪声分量，而不是独立地产生。我们将数据中的双异质性与简单模型进行了比较，发现了一些定性的相似之处。
2011-01-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Crustal Quakes Spark Magnetospheric Blasts: Imprints of Realistic Magnetar Crust Oscillations on the Fast Radio Burst Signal
本文将磁星地壳的磁弹性动力学模拟与磁层的三维相对论电动力学模拟结合，揭示地壳振荡触发磁层波并引发多种非线性现象，为快速射电暴机制提供约束。
2025-08-25 astro-ph.HE
Individual and Averaged Power Density Spectra of X-ray bursts from SGR J1935+2154: Quasiperiodic Oscillation Search and Slopes
本研究采用贝叶斯方法搜索SGR J1935+2154的X射线爆发准周期振荡，虽未发现明确信号，但识别出与FRB 200428一致的约40 Hz可能QPO，并揭示了PDS斜率与爆发持续时间等参数的反相关幂律关系。
2023-07-27 astro-ph.HE
Properties of strongly magnetized ultradense matter and their imprints on magnetar pulsations
研究了强磁场对强子星绝热径向振荡的影响。我们在相对论非线性Walecka模型的框架内描述磁化强子物质，并结合相对论径向振荡方程来确定基本脉动模式。我们认为，磁场增加，在密度依赖的方式，从表面，它有一个典型的磁星值$10^{15}$ G，到内部的恒星，它可以作为$3 \times 10^{18}$ G大。我们表明，磁场的顺序$10^{18}$ G在恒星核心产生显着的变化，在频率的中子星脉动相对于未磁化的对象。如果径向脉动在磁星耀斑中被激发，它们可以在耀斑光变曲线中留下印记，并为研究高度磁化的超致密物质打开一扇新的窗口。
2016-07-16 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Nonlinear Decay of Fast Magnetosonic Waves through Weak Turbulence: Force-Free Electrodynamics Simulations
University of Maryland（马里兰大学）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；Stanford University（斯坦福大学）
通过无作用力电动力学模拟，研究低频率快磁声波在强磁化环境中的非线性衰减，证实其通过参量衰变不稳定性高效转化为次级快磁声波和阿尔文波，导致能量耗散和频谱展宽，阻碍其从磁星磁层逃逸。
2026-06-19 astro-ph.HE
Numerical simulation of electron magnetohydrodynamics with Landau-quantized electrons in magnetar crusts
本研究通过准三维电子磁流体模拟，发现朗道量子化引起的磁化率振荡可将磁星壳层欧姆耗散增强约3至4.5倍，非线性霍尔项是关键，有助于解释磁星加热问题。
2025-01-23 astro-ph.HE
Coherent emission in pulsars, magnetars and Fast Radio Bursts: reconnection-driven free electron laser
建立了蟹状星云脉冲星、磁星和快速射电暴相干射电辐射产生的模型。发射是由重联产生的粒子束通过自由电子激光（FEL）机制的变体产生的，在弱湍流、引导场主导的等离子体中工作。我们首先考虑了导场主导的非线性汤姆逊散射，并应用模型解释了蟹状星云脉冲星和快速射电暴中观测到的辐射带。本文考虑粒子在电磁波和电磁波摆动器组合场中的运动。通过有质动力产生的电荷束，康普顿/拉曼相干地散射摇摆器场。该模型是强大的基础等离子体参数，并成功地再现了一些微妙的观察到的功能：（i）发射频率主要取决于长度$λ_t$的湍流和洛伦兹因子的重联产生的光束，$ω\sim γ_b^2 ( c/λ_t) $ -它是独立的基础磁场的绝对值。(ii)该模型解释了宽带发射和发射条纹的存在，包括在蟹状星云脉冲星的高频脉冲间观测到的多个条纹。(iii)该模型再现相关的偏振特性：光谱中的窄发射带的存在有利于线性偏振，而宽带发射可以具有任意偏振。(iv)该机制对粒子在束流中的动量扩散具有鲁棒性。我们还讨论了作为非线性无力阿尔文孤子（光镖）的摆动器模型。
2022-08-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasma modes in QED super-strong magnetic fields of magnetars and laser plasmas
Institute for Advanced Study, School for Natural Sciences, Princeton（普林斯顿高等研究院自然科学学院）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）；Department of Physics and Astronomy, University of Kansas（堪萨斯大学物理与天文系）；Laboratory for Nuclear Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院核科学实验室）
本文提出QED等离子体框架，研究强磁场下等离子体模式，揭示QED效应如何修改色散曲线及共振特性，为磁星和实验室实验提供理论支持。
2024-06-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
