引力波致密天体与弥漫介质研究团组.ppt

脉冲双星测时、毫秒脉冲星、引力波《脉冲星天文学》第6、11章 游霄鹏 西南大学物理科学与技术学院 内容概要 脉冲双星测时及天体测量 毫秒脉冲星及双星系统 引力波探测简介 双星轨道参数 双星轨道运动 脉冲星测时的方法：观测 基本的脉冲星测时观测 观测误差 把观测到的望远镜到达时间改正到太阳系中心 脉冲星测时的方法：模型 获得一系列改正到SSB在t 时刻的TOA 脉冲星测时模型，惯性系 周期 周期导数 位置 自行 ．．． 最小二乘法 视向速度曲线 1、双星运动?脉冲星周期调制 真近点角、平近点角、偏近点角 双星系统的相对论效应 双星对到达时间的调制与太阳系类似 双星轨道的相对论演化 相对论双星开普勒常数会发生变化 最早测近日点进动的是水星 43 arc/century PSR B1913+16 4.2 deg/year （GM/c2r） 进动可以测双星的总质量 PSR B1913+16 mp+mc=2.8M? 2. 轨道周期的变化 由于引力辐射，轨道周期将会变快 由开普勒常数的测量及广义相对论预测 PSR B1913+16 观测值结果 首次引力波的观测证据。 还与横向速度(自行)相关 PSR B1534+12 3. 测地岁差－旋转轴进动 由于脉冲星旋转轴角动量与轨道角动量的耦合引起。 观测到的辐射束发生改变 甚至造成脉冲星消失 PSR B1913＋16 总结：脉冲双星相对论效应 注意后开普勒参数的测量依赖于引力理论。对于广义相对论： 双脉冲星系统PSR J0737-3039A/B 发现：Burgay et al 2003；Lyne et al. 2004 基本参数 轨道周期： Pb= 2.45 hr 椭率： e = 0.088 相对较小 近星点进动： = 17oyr-1 4倍于PSR B1913+16 测地岁差频率： ?geod = 4.77±0.65oyr-1 周期： A 22.7ms B 2.77s A被B的磁层掩食，很好的观测磁层的样本 很好的引力理论检验室 探测DM的变化，提高timing精度 太阳风性质的研究-B、ne RM变化 DM变化 内容概要 脉冲双星测时及天体测量 毫秒脉冲星及双星系统 引力波探测简介 不同的脉冲星族群 别于“正常”脉冲星 特征参数不同 正常脉冲星 周期：~1 s 磁场：~1012 G 年龄：~106 yr 毫秒脉冲星 周期：~10 ms 磁场：~108 G 年龄：~1010 yr 双星系统 X射线源中子星：大部分双星，仅1/10射电脉冲星是双星？Why？ 双星非常普遍：70% OB型星，70% Pb10天，质量交换 双星系统不被破坏的条件 对称爆发：50%质量损失 非对称爆发：me0.2mc 或 0.2质量损失 MSP形成：角动量交换，“再生”脉冲星 演化过程不同：缓慢，磁场减小 发现 首个脉冲双星：B1913+16，P: 59 ms （Hulse Taylor 1974） 首个MSP：B1937+31，P：1.6 ms （Becker et al. 1982） 射电源：4C21.53 陡谱，高度线偏振 高采样率 最快MSP：J1748-2246ad，P：1.396 ms （Hessels et al. 2006) 许多MSP是强伽马射线源，有些没有射电辐射 双星系统中各类脉冲星的形成过程 星I超新星 破坏： 年轻单脉冲星 +逃跑星 不破坏： PSR-主序星 星II演化 X-ray双星 星II低质量 WD-MSP 星II高质量,超新星 破坏： 年轻单脉冲星 +‘再生’星 不破坏： PSR-MSP 双星及其轨道 长或短周期脉冲双星难测：PSR B0820+02 近圆轨道双星难测 PSR B0655+64 Pb：24.7h e：10-5 两颗星都能得到质量函数 ? 可测质量 正常双星没有低椭率。Why脉冲双星椭率低？ 演化中质量交换降低椭率 双中子星系统 质量点，保持椭率 椭率与旋转周期的关系 （Faulkner et al 2005） 双星质量及其伴星 质量函数，只能测x = a sin i PSR B1953+29，f=0.00272M? 双中子星系统 9个脉冲星的伴星是中子星。 中子星-白矮星系统 1.2-2.1M? WD-NS系统远远多于DNS系统，但很难测出质量。Why？ 近圆轨道-难测轨道进动 质量小-Shapiro delay难测 轨道及加速历史 DNS系统 PSR-MSP PSR-PSR？ WD-NS系统 ‘recycle’, e小 “温和”加