[论文解读] Distances to Accreting X-ray pulsars: impact of the Gaia DR2

S. Treuz, Victor Doroshenko+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2018

Geophysics and Gravity Measurements被引用 9

一句话总结

本文评估了盖亚数据释放2（DR2）视差测量对银河系吸积X射线脉冲星距离估计的影响，将其与15年以上基于文献的方法进行比较。研究发现，盖亚距离显著降低了不确定性，并揭示了传统方法中的系统性偏差，尤其是在距离超过5 kpc的源中，所有距离估计仍不精确。

ABSTRACT

A well constrained estimate of the distance remains one of the main factors to properly interpret the observations of accreting X-ray pulsars. Since these objects are typically well studied, multiple distance estimates obtained with different methods are available for many members of the class. Here we summarize all distance estimates published in the literature for a sample of Galactic X-ray pulsars, and compare them with direct distance measurements obtained by the Gaia mission. We conclude that the spread of distance values obtained for individual objects by the different conventional methods is usually larger than one might expect from the quoted individual uncertainties, such that Gaia values are in many cases a very useful additional information. For distances larger than 5 kpc, however, the uncertainties of all distance estimates (including those of Gaia) remain comparatively large, so conventional methods will likely retain their importance. We provide, therefore, an aposteriori estimate of the systematic uncertainty for each method based on the comparison with the more accurate Gaia distance measurements.

研究动机与目标

• 评估使用多种传统方法对吸积X射线脉冲星历史距离估计的准确性和可靠性。
• 将这些传统估计值与银河系X射线脉冲星样本中盖亚DR2提供的直接视差测量值进行比较。
• 通过以盖亚为基准，量化传统距离估计技术中的系统性不确定性。
• 评估更新后的距离对X射线脉冲星物理属性解释的影响。
• 基于与盖亚更精确测量的比较，为每种方法提供事后不确定性估计。

提出的方法

• 整理了一份包含具有回旋共振散射特征且具有多个已发表距离估计的X射线脉冲星的综合清单。
• 将距离估计方法分为五类：光谱测光（SPH、SED、ATM）、X射线吸收（NH）、尘埃散射晕（DH）和自旋加速演化（SU）。
• 收集了每个源的盖亚DR2视差测量值及其相关不确定性，采用Bailer-Jones等人（2018）的分析结果。
• 将每种基于文献的距离估计与相应的盖亚DR2值进行比较，以评估偏差和离散度。
• 通过分析相对于盖亚距离的离散度和偏移量，计算每种方法的事后系统性不确定性。
• 使用统计比较方法识别特定方法中的一致性高估或低估趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 盖亚DR2的距离估计与吸积X射线脉冲星的传统方法估计相比如何？
• RQ2 当以盖亚为基准验证时，传统距离估计技术（如SPH、SED、NH、DH、SU）中固有的系统性偏差和不确定性是什么？
• RQ3 与文献值相比，盖亚DR2距离在多大程度上提高了X射线脉冲星距离测量的精度？
• RQ4 传统方法在距离超过5 kpc时的准确性如何退化？这些方法在该区域仍扮演何种角色？
• RQ5 更新后的距离对X射线脉冲星的物理属性（如光度、吸积率）有何影响？

主要发现

• 盖亚DR2提供的距离测量精度显著高于大多数传统方法，在许多情况下显著降低了不确定性。
• 对于距离超过5 kpc的源，盖亚DR2距离的不确定性仍然较大（通常超过20%），表明传统方法仍起着关键作用。
• 单个源的事后基于文献的距离估计值的离散度常常超过其标称不确定性，揭示了未被考虑的系统性误差。
• 在若干方法中识别出系统性偏差：SPH和SED方法相对于盖亚显示出一致的高估或低估趋势。
• 基于相对于盖亚距离的离散度，为每种方法推导出事后不确定性估计，提供了更现实的误差预算。
• 本研究证实，盖亚DR2是校准和提升X射线脉冲星研究中距离估计可靠性的重要基准。