6.1毫秒射电脉冲双星PSR1953 29

一、6.1毫秒脉冲双星PSR1953 29的发现 自从1982年11月在Arecibo天文台发现第一颗毫秒脉冲星PSR1937 214以后,于1983年3月又相继发现了第二颗毫秒脉冲星,虽然此脉冲星的脉冲周期没有象第一颗那样短,但它是一颗射电双星。这是已发现的射电脉冲双星的脉冲周期最短的一个,称为PSR1953 29。事实上,对于这颗双星1980年7月在Arecibe天文台用305米射电望远镜在340MHz处就开始进行了探测,但那时并没有观测到它。可是到了1983年3月,根据对该星绕着另一天体的     

小质量X射线双星中中子星自转演化的研究

为解释毫秒脉冲星自转周期的观测数据和理论结果之间的差异,采用数值分析的方法研究了小质量X射线双星中中子星的自转演化.在计算中,分别考虑了辐射压和中子星辐照引起的物质交流的不稳定性对系统的影响.结果如下:(1)吸积盘内的辐射压会使自转周期有小幅增加,中子星辐照导致的物质传输率的变化会缩短演化路径中自转减慢的阶段;(2)同时考虑辐射压和中子星辐照时在物质传输的高态阶段吸积会被辐射压抑制;(3)吸积的质量和快参数影响达到自转平衡的系统数目.     

毫秒脉冲星光学对应体的初步搜寻

近两年来,由D.C.Backer和V.Boriak-off等人所发现的两颗脉冲周期为毫秒级的新脉冲星(PSR1937 214、1953 29),因其异乎寻常的观测特性和物理性质吸引着人们不断从观测和理论上对它进行广泛的研究和讨论。实测和理论天体物理学家所共同注目的中心问题之一是,毫秒脉冲星除了射电辐射以外是否还存在光学或其它波段的辐射。因为一旦确认它们存在光学对应体或排除了这种可能性,这将对进一步了解毫秒脉冲星的特性和演化途径,从而更深刻地理解脉冲星的本质都有极其重要的意义。 1982年10月S.Djorgovski首先宣布,他使用里克天文台1米望远镜和CCD系统在PSR1937 214所在天区发现一颗m_r=20±1,并在帕洛玛天图(POSS E-185)上所不存在的红色天体(现称“Djorgovski天体”),他将这颗红星和另一个可疑暗点提供作为该脉冲星光学对应体的候选者。此后,Manchester等用AAT 3.9米望远镜配CCD,Middleditch等用红外方法,Lebofsky等用红外和近红外方法以及Djorgovski重新换用里克3米望远镜配CCD系统,对是否存在PSR1937 214光学对应体进行了观测研究。     

脉冲星的一种分类方法及辐射部位的统计研究

本文对83颗脉冲星进行了分类统计研究。主要结果如下: 1.采用转动能损失率与射电光度的比值作为分类参数可以较好地反映不同类型脉冲星的物理特性和演化方式。 2.由于各类脉冲星的射电光度和光速圆柱附近的磁能之间都有着相关系数较高的回归关系,而射电光度和表面磁能之间却不相关,由此推论脉冲星辐射部位很可能在光速圆柱附近。 3.在周期变率户和周期P的关系图上,光速圆柱附近的“缠绕”磁能PP-4的某一临界值可作为射电辐射的截止线,它比Lyne等提出的光速圆柱处的磁能户PP~(-5)作为射电辐射截止线更接近观测事实。     

从光速圆柱磁能的衰减研究毫秒脉冲双星的演化

本文用脉冲星光速圆柱附近磁能的衰减理论研究了毫秒脉冲星的演化。文中从理论上给出了脉冲星到达辐射截止线时的年龄和自转周期,及现在的辐射年龄和从现在辐射年龄到达辐射截止线所需的时间。并用此理论对7颗脉冲双星的演化作了数值计算。     

从光速圆柱磁能的衰减研究毫秒脉冲双星的演化

本文用脉冲星光速圆柱附近磁能的衰减理论研究了毫秒脉冲星的演化。文中从理论了给出了脉冲星到达辐截止线时的年龄和自转周期，及现在的辐射年龄和从现在辐射年龄到达辐截止线所需的时间。并用此理论对７颗脉冲双星的演化作了数值计算。     

探究双脉冲星候选体PSR J1906+0746的物理性质

PSR J1906+0746是2006年发现的一颗自旋周期为144 ms的射电脉冲星,由于探测到的是第2颗形成的非自转加速伴星,主星和伴星组成的系统极有可能成为另一对双脉冲星.从PSR J1906+0746的基本物理量出发,针对性地对比研究双中子星和脉冲双星(包括中子星-白矮星)的磁场-周期关系,大致得出他们的演化路径;其次通过双中子星的形成机制以及双星形成过程中的物质损失,假定非自转加速的伴星形成于电子俘获,得出伴星前身星的质量约为1.57 M⊙,在形成双中子星系统过程中损失了约0.23 M⊙.这可能是由于电子俘获能量较低,不能抗衡伴星的引力束缚能,最终抛出物质没有逃逸,形成了一个椭圆环,成功解释了在X射线波段观测到的围绕着PSR J1906+0746的环结构.     

双中子星质量分布的统计研究

通过对12对双中子星(DNS)系统进行质量分布统计,得到其质量加权平均值为(1.339±0.042)M_⊙,其中主星和伴星的质量加权平均值分别为(1.439±0.036)M_⊙和(1.239±0.020)M_⊙.主星平均质量比伴星平均质量高,表明主星可能通过吸积获得质量,或者主星的前身星的质量更大.据此可以分析大质量恒星通过超新星爆发形成中子星的物理过程.此外还发现,DNS的总质量集中在一个比较狭小的范围(2.5–2.8 M_⊙),这说明DNS的质量形成受到伴星的影响.经过进一步的分析注意到DNS的质量比接近于1(略大于1),这可能暗示DNS系统的前身星质量比较相近.通过分析12对DNS在中子星的磁场强度-自旋周期关系图(B-P_s图)中的分布,发现DNS主星磁场强度约10~(10)Gs,自转周期约50 ms;PSR J1906+0746和PSR J0737-3039B处在正常脉冲星序列,磁场强度约10~(12)Gs,这说明两者没有吸积加速过程.     

脉冲星的光度、磁场和演化

中子星是恒星在核能源已经耗尽的情况下引力坍缩的产物。它仍然具有很高的温度 ,热能将以黑体辐射的形式辐射出去 ,但是这种能量通过各种冷却过程而耗散 ,不可能是脉冲星的主要能源。脉冲星的引力特别强 ,如果它是双星系统的成员 ,而且伴星不是致密星时 ,伴星的物质有可能被吸积到脉冲星上 ,被吸积物质的引力势能可以转化为别的能量形式 ,Ｘ射线脉冲双星就属于这种情形。但是大多数脉冲星不是双星系统 ,在约占脉冲星总数 5%的双星系统中 ,绝大多数的伴星都是白矮星或中子星 ,所以引力能不是脉冲星的主要能源。脉冲星的能量来自何方 ?地球有…     

脉冲星计时研讨会在临潼举行

毫秒脉冲星时间尺度的观测研究,近年来在国际上发展很快,已成为时间频率领域研究的前沿课题。利用毫秒脉冲星 PSR1937 21计时观测资料可以获得3×10~(-15)的频率稳定度,与地面最好的原子钟水平相当。世界上许多国家都开     

反常X射线脉冲星的研究进展

反常X射线脉冲星（Anomalous X-ra Pulsars，简称AXP）是一类特殊的X射线源。与X射线脉冲星（通常处于大质量X射线双星系统中）相比，它们具有以下特征：X射线谱较软、光度低页稳定（≈10^27－10^29J.s^-1）、自转周期集中在10s左右稳定增长、迄今没有找到它们的光学、红外、射电的对应体、有一些可能戌超新星遗迹成协等。由观测到的自转周期变化可以确定它们的自转能损不足以提供有X射线辐射。解释AXP能源机制的理论模型目前主要有两大类：在吸积模型中，AXP被认为具有正常磁场强度（≈10^8T）的中子量，物质吸积提供X射线辐射原能源，并造成中子星的自转变化；另一种观点认为AXP是具有超强磁场（≈10^10-10^11T）的中子量（即磁星），其辐射能源来自它们巨大的磁或残余的热能，观测到的自转周期及其变化被归因子中子星的磁偶极辐射和物质抛射。两种模型各有优缺点，但目前看来观测事实对磁星模型较为有利。为了进一步明确AXP的性质，提供解释它们能源机制的线索，在介绍AXP的基本观测特征和理论解释的基础上，还将AXP与射电脉冲星、特强磁场射电脉冲量、射电宁静脉冲星侯选体及软γ射线复现源分别进行了比较。     

异常X射线脉冲星与强磁星

早在1967年,休伊什和贝尔发现的脉冲星即被证明为具有强磁场的中子星。稍后,人们又发现蟹状星云中子星发射X射线脉冲。20世纪70年代"乌呼鲁"卫星发现,半人马座X-3和武仙座X-1也有周期X射线脉冲发射,它们的脉冲周期分别为4.84秒和1.24秒。这些X射线源现在称为"正常X射线脉冲星"。正常X射线脉冲星分为两类,一类是单个中子星,它们的辐射能来自旋转,另一类是双星系统内的中子星,它们的辐射能由引力很强的中子星从吸积的伴星物质中得到。1979年12月,格利高里和法尔曼用"爱因斯坦天文台"观测新发现的可变射电源时,在仙后座里拍摄到一个奇怪的天     

脉冲星磁衰减制动力矩对两成分模型自旋的长期减速(理论研究)

主要研究磁衰减对具有两成分模型的脉冲星自转减速的作用。利用分析方法研究了两成分模型的脉冲星在磁衰减制动力矩作用下,两成分的自转角速度对具有两成分的蟹状星云脉冲星(PSR0531+21, Crab)和船帆座脉冲星(PSR0833-45, Vela)在磁衰减作用下的数值计算。结果表明:两个脉冲星的自转角速度逐年减慢,脉冲星PSR0531+21每年减速-0.171 0 rad/s,而脉冲星PSR0833-45每年减速-0.007 1 rad/s。最后讨论了文中得到的结果并给出在两成分模型中存在磁衰减的结论。     

毫秒脉冲星计时观测进展

在评述国际上毫秒脉冲星长期计时观测成果的基础上，比较了由毫秒脉冲星自转定义的脉冲星时PT与原子时AT的长期稳定度。毫秒脉冲星PSR B1855 09 15yr的长期稳定度优于原子时TAI—USNO，而接近原子时TAI—PTB；其短期稳定度主要受到计时观测误差的限制。毫秒脉冲星PSR J0437-47 1yr以上的稳定度明显优于上述两原子时系统。毫秒脉冲星PSR B193T 21和PSR J1713 07的长期稳定度受到低频噪声影响，但仍能对综合脉冲星时PTens的建立与保持作出贡献。另外，介绍和评述了国际上脉冲星计时阵的现状及发展。随着脉冲星计时阵的实旅，在脉冲星时间标准研究、原子时误差、太阳系历表误差研究和引力波探测方面将会取得重要成果；展望了国际上平方公里望远镜(SKA)在毫秒脉冲星计时观测方面的发展前景。     

中子星中心致密天体的双星起源

探讨了认为中心致密天体(CCO)起源于双星的可能性.首先, CCO与正常遗迹脉冲星有着相似的平均自旋周期,但CCO的平均表面磁场强度(B～5.4×10~(10)Gs)低于正常遗迹脉冲星(B～7.7×10~(12)Gs)～2个量级.同时,几乎所有的正常遗迹脉冲星均分布在爱丁顿吸积加速线以上,而CCO全部分布在自旋加速线以下.因此怀疑CCO可能起源于双星吸积加速过程.其次,基于中子星再加速理论,分析了CCO可能的双星演化过程:双星系统中, CCO以M～1017g·s~(-1)的吸积率,经过～106yr的时间共吸积△M～10~(-2)M⊙的物质,其自旋周期将会从P～10 s降低至P～0.1 s,表面磁场强度将会从B～10~(12)Gs降低至B～1010Gs.考虑到～106yr的演化时标远大于CCO遗迹的年龄(～0.3–7 kyr),猜想CCO可能是双星系统中第1颗恒星超新星爆发的产物,而第2颗恒星超新星爆发后双星解体,留下CCO和第2颗恒星的超新星遗迹.该模型预言在CCO附近可能存在一颗年轻的正常脉冲星(P～0.02 s, B～1012Gs),并期望未来的射电望远镜和高能探测器能够进行搜寻.     

关于中子星辐射部位的一些探讨

本文试图讨论脉冲星辐射源的形成,指出光速圆柱附近,通过“磁湮没”产生高能粒子束,从而可形成脉冲辐射。本文指出: (1)光速圆柱附近非共转层中由于较差自转磁能会迅速积聚,积聚的功率和积聚区的尺度符合观测的要求;(2)上述磁能可通过“磁湮没”进行释放,“磁湮没”中产生的高能粒子束的速率及尺度符合观测对射束的要求;(3)辐射区粒子数密度可以远大于G-J模型中的值,与文[2]由观测对PSR0531+21的辐射区提出的要求一致;(4)γ射线与射电脉冲周期可有所不同。     

中子星质量分布与诞生方式的研究

统计研究了63对双星系统中的72颗中子星(NS)的测量质量,其中包括18对X射线双星(XB)、9对双中子星(DNS)、4对中子星主序星系统(NSMS)、32对中子星白矮星系统(NSWD).运用Monte-Carlo随机抽样的方法,模拟出NS的质量分布,然后基于模拟结果进行统计分析.通过质量的统计研究,发现其质量呈双峰分布,分别集中在(1.328±0.220)M_⊙和(1.773±0.416)M_⊙.值得注意的是,在不考虑DNS的情况下,发现其质量分布仍然是双峰分布,质量集中在(1.360±0.337)M_⊙和(1.854±0.322)M_⊙.18颗DNS质量为单峰分布,平均质量为(1.330±0.0089)M_⊙.NS质量的双峰结构显示出,其可能有两种诞生方式.认为可能是铁核塌缩超新星爆发和电子俘获超新星爆发.DNS质量的单峰结构意味着DNS诞生演化机制可能与其他双星系统不同.为了进一步研究中子星质量分布的特性,将53颗测量到自旋周期的NS在20 ms处分为两组,分别为毫秒中子星(MSP,Ps≤20 ms)和正常中子星(PSR,Ps20 ms),发现这两类NS质量也都呈现出双峰分布,而且MSP的平均质量要比PSR的平均质量大～0.22 M_⊙.这表明NS在诞生后吸积约0.22 M_⊙的物质时,将可能成为MSP.根据NS质量与周期在M-Ps图上的分布,拟合出质量与周期之间的关系为:M=1.4+(Ps/ms)~(-3/2)M_⊙.     

黑洞的搜寻和证认(II):脉冲星-黑洞(PSR-BH)双星系统的研究和搜寻

综述了脉冲星-黑洞（PSR－BH）系统的诞生率理论并指出近期发现该系统的可能性。通过综述和分析脉冲星-中子星（PSR－NS）系统的观测特性,特别是脉冲星精确守时性对精确确定双星轨道参量和验证引力理论的重要意义,推测了PSR－BH系统的可能性质,指出发现PSR-BH系统对黑洞的搜寻和最终证认的重要意义。最后简介目前搜寻PSR-BH系统的现状和我们搜寻短轨道周期脉冲双星的计划。     

脉冲星射电辐射束半径与周期关系的研究

脉冲星的周期非常稳定.前人通过研究发现脉冲星射电辐射束半径大小应该正比于周期的-1/3或-1/2次方.通过整理收集了87颗信噪比很好的、偏振位置角明显为"S"曲线的脉冲星数据,用脉冲星辐射束几何模型计算得到了每颗脉冲星的辐射束半径及误差.发现脉冲星周期小于0.85 s时,辐射束半径正比于周期的-1/2次方.周期大于0.85 s时,辐射束半径与周期之间并没有明显的幂律关系,但这可能与选择效应有关.当假设脉冲星的磁倾角为90?时,计算得到的辐射束半径随周期分布的下边界正比于周期的-1/2次方,与前人的结论一致.     

太阳系之外的行星(下)

1.脉冲星的计时法室女座脉冲星(PSRB1257+12)离地球1630光年,1992年观测到它的脉冲信号到达时间存在周期性提前和推迟,推断它有三颗行星环绕,最近又推断有小的第4颗行星,它们的质量跟地球质量(ME)相当。还发现另三个脉冲星可能有行星:PSR1829-10离地球3万光年,有一颗行星,其质量、轨道半径、绕转周期分别为10M_E、6个月;PSR1620-26离地球6000光年,有一颗行星,其质量(M_J 为木星质量)、轨道半径、绕转周期分别为5～10M_J、约10天文单位(AU)、100～120年;PSR0329+54有一颗行星,其质量、轨道半径、绕转周期还