[论文解读] A deep search for radio emission from three X-ray pulsars : are radio emission and X-ray pulsations anticorrelated ?

R. P. Fender, P. Roche+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 1996

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 3被引用 3

一句话总结

本研究利用高灵敏度的干涉测量技术，对三个X射线脉冲星——GX 1+4、GS 0834-430 和 4U 0115+63——进行了深度射电巡天，以检验其是否因相对论喷流或自旋阀机制而产生射电辐射。在这些脉冲星的光学位置未探测到射电辐射，3σ上界为几百微Jansky量级，表明这些系统中X射线脉动与射电辐射之间存在强烈的反相关性。

ABSTRACT

We present results from a deep search for radio emission from the X-ray pulsar systems GX 1+4, GS 0834-430 and 4U 0115+63 which have variously been suggested to possess radio jets and to be good candidates for propellor ejection mechanisms. None of these sources is detected at their optical positions, to 3 sigma limits of a few hundred micro-Jy. This places upper limits on their radio luminosities and thus on the internal energy and numbers of any relativistic electrons which are three to four orders of magnitude below those of radio-bright X-ray binaries such as SS 433 and Cyg X-3. Spectral and structural information on the proposed `radio lobes' of GX 1+4 make their association with the source unlikely. The lack of detected radio emission from any X-ray pulsar system is discussed statistically, and it is found that X-ray pulsations and radio emission from X-ray binaries are strongly anti-correlated.

研究动机与目标

• 检验X射线脉冲星（如GX 1+4、GS 0834-430和4U 0115+63）是否通过相对论喷流或自旋阀机制产生射电辐射的假设。
• 确定像SS 433和Cyg X-3这样的射电明亮X射线双星系统，其射电光度是否显著高于X射线脉冲星。
• 评估围绕GX 1+4提出的射电瓣是否与脉冲星系统相关。
• 对X射线双星系统中X射线脉动与射电辐射之间的关系进行统计评估。

提出的方法

• 在厘米波段利用高灵敏度的干涉测量阵列进行深度射电观测。
• 在三个X射线脉冲星的光学位置进行深度积分，以实现高灵敏度。
• 分析候选射电特征的谱和结构特性，特别是GX 1+4周围提出的射电瓣。
• 采用标准射电校准技术校准数据，并应用深度成像以探测微弱信号。
• 将探测到的流量密度与喷流驱动射电辐射和自旋阀机制的理论模型进行比较。
• 使用统计分析评估X射线双星系统中X射线脉动与射电辐射之间的相关性（或无相关性）。

实验结果

研究问题

• RQ1 X射线脉冲星GX 1+4、GS 0834-430和4U 0115+63是否表现出与射电明亮X射线双星系统相当水平的可探测射电辐射？
• RQ2 围绕GX 1+4提出的射电瓣是否在物理上与脉冲星系统相关？
• RQ3 X射线双星系统中X射线脉动与射电辐射之间是否存在统计显著的反相关性？
• RQ4 这些X射线脉冲星的射电光度上限是多少？与已知的喷流驱动系统相比如何？
• RQ5 射电辐射的缺失是否可由相对论性电子种群或喷流活动的缺失来解释？

主要发现

• 在三个X射线脉冲星的光学位置均未探测到射电辐射，3σ检测限为几百微Jansky量级。
• 这些脉冲星的射电光度上限比SS 433和Cyg X-3等射电明亮X射线双星低三到四个数量级。
• 对GX 1+4周围提出的射电瓣进行的谱和结构分析表明，它们不太可能与脉冲星系统相关。
• 统计分析证实X射线双星系统中X射线脉动与射电辐射之间存在强烈的反相关性。
• 射电辐射的缺失表明，这些脉冲星内部能量和相对论性电子数量显著低于喷流驱动系统。
• 结果挑战了X射线脉冲星通常能产生相对论喷流或通过可探测水平的自旋阀喷射机制运行的观点。