[论文解读] Gamma-ray binaries

M. Chernyakova, D. Malyshev|arXiv (Cornell University)|Jun 5, 2020

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 5

一句话总结

本综述通过分析其能谱和时变特性，整合了对非暂现伽马射线双星——即从100 MeV至超过100 GeV能量范围发射伽马射线的高质质量双星系统——的当前理解。该综述评估了解释高能辐射机制的理论模型，尤其聚焦于包含中子星或黑洞等致密天体的系统。

ABSTRACT

Gamma-ray binaries are a subclass of high-mass binary systems whose energy spectrum peaks at high energies (E$\gtrsim$100 MeV) and extends to very high energies (E$\gtrsim$100 GeV) $\gamma$ rays. In this review we summarize properties of well-studied non-transient $\gamma$-ray binaries as well as briefly discuss poorly known systems and transient systems hosting a microquasar. We discuss also theoretical models that have been used to describe spectral and timing characteristics of considered systems

研究动机与目标

• 汇编并分析具有良好观测数据的非暂现伽马射线双星的高能辐射观测数据。
• 研究寄宿微类星体的伽马射线双星的物理特性和辐射机制。
• 评估解释这些系统能谱和时变特性的理论模型。
• 识别关于观测不足或暂现伽马射线双星系统知识的空白。

提出的方法

• 系统性回顾来自高能伽马射线望远镜（如Fermi-LAT）的非暂现系统的观测数据。
• 分析能谱在E ≥ 100 MeV处达到峰值并延伸至E ≥ 100 GeV的特性。
• 评估涉及相对论喷流中粒子加速和逆康普顿散射的理论模型。
• 比较不同伽马射线双星系统之间的能谱能量分布和变异性模式。
• 整合时变特性以约束辐射几何结构和致密天体的性质。
• 综合微类星体类似系统的成果，评估其在高能辐射中的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 非暂现伽马射线双星的关键能谱和时变特性是什么？
• RQ2 理论模型如何解释这些系统中观测到的高能辐射？
• RQ3 在E ≥ 100 GeV能量下，伽马射线产生的物理机制是什么？
• RQ4 寄宿微类星体的系统如何对伽马射线双星群体做出贡献？
• RQ5 观测不足或暂现伽马射线双星与研究充分的系统相比，其显著特征是什么？

主要发现

• 研究充分的非暂现伽马射线双星表现出从100 MeV至超过100 GeV的全波段辐射，峰值位于高能段。
• 这些系统的能谱能量分布与相对论性电子散射恒星光子的逆康普顿散射模型一致。
• 光变曲线中的变异性表明其受到轨道运动和相对论性光束效应的调制。
• 包含致密天体风和相对论喷流的理论模型能够成功再现观测到的能谱特征。
• 微类星体类似系统对伽马射线辐射有贡献，但其辐射机制的约束程度低于非暂现系统。
• 暂现系统和观测不足的双星系统具有新发现的潜力，但缺乏足够数据以进行详细的能谱和时变分析。