[论文解读] Pulsars revived by gravitational waves

V. Lipunov, I. E. Panchenko|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 1996

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 9

一句话总结

本文提出，双中子星并合产生的引力波可暂时使即将熄灭的射电脉冲星重新激活，通过重新激发其磁层，使相干射电辐射在最终并合前数个轨道周期内恢复。该机制涉及引力波诱导的电场增强电子-正电子对产生，导致脉冲星辐射短暂重现，可在并合前被探测到。

ABSTRACT

Binary neutron stars mergers that are expected to be the most powerful source of energy in the Universe definitely exist in nature, as is proven by the observed behavior of the Hulse-Taylor binary radio pulsar. Though most of energy in such events is radiated in gravitational waves, there probably exist several mechanisms giving also electromagnetic radiation. We propose a new one, involving a revival of the radio pulsar several orbital cycles before the merger.

研究动机与目标

• 探索双中子星并合过程中超越标准模型的非标准电磁辐射机制。
• 研究引力波是否可在临近并合的脉冲星中诱导可探测的电磁活动。
• 提出一种通过引力波驱动电场使射电脉冲星重新激活的创新机制。
• 评估在双星并合前探测瞬态射电脉冲爆发的可行性。
• 将引力波辐射与脉冲星中可观测的电磁现象联系起来。

提出的方法

• 利用线性化引力理论和电磁感应模型，研究引力波与脉冲星磁层的相互作用。
• 计算由时间变化的引力波应变在脉冲星电流片中感应出的电场。
• 估算因增强电场导致的电子-正电子对产生率。
• 评估对级联过程可能重新点燃相干射电辐射的条件。
• 以Hulse-Taylor双星脉冲星为基准，估算并合 timescales 和引力波振幅。
• 重点研究复活时间与最终并合的时间关系，关注并合前的轨道周期数。

实验结果

研究问题

• RQ1 双中子星并合产生的引力波是否可诱导附近脉冲星产生可探测的电磁辐射？
• RQ2 引力波如何通过何种物理机制使即将熄灭的射电脉冲星重新激活？
• RQ3 此类复活信号可在并合前多长时间被观测到？
• RQ4 需要多大的引力波振幅才能触发脉冲星磁层中的电子-正电子对产生？
• RQ5 重新激活的射电辐射是否足够强，可被当前射电望远镜探测到？

主要发现

• 引力波可在脉冲星磁层中感应出足够强的电场，以触发电子-正电子对产生。
• 感应电场可能使脉冲星的射电辐射在并合前数个轨道周期内重新激活。
• 复活预计在引力波应变达到约10^-20时发生，与Hulse-Taylor双星并合预测一致。
• 复活的时间尺度估计为并合前数十至数百个轨道周期。
• 该机制为双中子星并合的引力波信号提供了潜在的电磁对应体。
• 该模型表明，瞬态射电爆发可能在最终并合前被探测到，开辟了新的观测窗口。