[论文解读] Radio Searches of Fermi LAT Sources and Blind Search Pulsars: The Fermi Pulsar Search Consortium

Paul S. Ray, Abdo, A. A.+30 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 26被引用 81

一句话总结

费米脉冲星搜寻 Consortium（PSC）对费米LAT γ射线源进行了深度射电后续观测，以识别射电脉冲星，结果发现了43颗新的毫秒脉冲星和4颗正常脉冲星。该合作项目利用全球主要射电望远镜，探测了此前仅在γ射线波段发现的脉冲星的射电辐射，显著扩充了银河系盘面中毫秒脉冲星（MSPs）及黑 Widow 系统的已知样本。

ABSTRACT

We present a summary of the Fermi Pulsar Search Consortium (PSC), an international collaboration of radio astronomers and members of the Large Area Telescope (LAT) collaboration, whose goal is to organize radio follow-up observations of Fermi pulsars and pulsar candidates among the LAT gamma-ray source population. The PSC includes pulsar observers with expertise using the world's largest radio telescopes that together cover the full sky. We have performed very deep observations of all 35 pulsars discovered in blind frequency searches of the LAT data, resulting in the discovery of radio pulsations from four of them. We have also searched over 300 LAT gamma-ray sources that do not have strong associations with known gamma-ray emitting source classes and have pulsar-like spectra and variability characteristics. These searches have led to the discovery of a total of 43 new radio millisecond pulsars (MSPs) and four normal pulsars. These discoveries greatly increase the known population of MSPs in the Galactic disk, more than double the known population of so-called `black widow' pulsars, and contain many promising candidates for inclusion in pulsar timing arrays.

研究动机与目标

• 识别通过盲搜费米LAT探测到的35颗γ射线脉冲星的射电对应体。
• 对未关联的LAT源中具有脉冲星特征谱指数和变异性特征的源进行搜索，以发现新的射电脉冲星。
• 扩展已知的毫秒脉冲星（MSPs）群体，特别是银河系盘面中的MSPs以及黑 Widow 等稀有系统。
• 通过射电探测和通量密度极限，获得年轻脉冲星和毫秒脉冲星的完整样本，以改进脉冲星种群模型。
• 通过高精度测时解，实现精确的距离测量，并支持脉冲星测时阵列项目。

提出的方法

• 使用大口径射电望远镜在全球天空范围内进行深度单脉冲和相干色散延迟搜索。
• 利用格林班克望远镜（GBT）、帕克斯、埃菲尔斯堡、南谢、阿雷塞博、洛弗尔以及GMRT在多个观测频率（如350、610、820 MHz）上的数据。
• 应用标准脉冲星搜索流程，包括色散延迟校正、折叠处理和相干积分，以检测周期性射电辐射。
• 分析LAT发现的脉冲星以及具有脉冲星特征γ射线谱和变异性特征的未关联LAT源。
• 采用典型的脉冲星谱指数−1.6校准通量密度极限，以比较不同观测的灵敏度。
• 通过多波段交叉识别和偏振研究验证探测结果，确认脉冲星性质。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否从最初通过盲γ射线搜寻发现的费米LAT γ射线脉冲星中探测到射电脉动？
• RQ2 银河系盘面中毫秒脉冲星（MSPs）的群体规模如何，特别是在具有脉冲星特征的未关联LAT源中？
• RQ3 费米LAT源样本中包含多少黑 Widow 和红背脉冲星？这对双星演化模型有何启示？
• RQ4 当前射电巡天对暗弱射电脉冲星的探测灵敏度如何？其通量密度极限与已知脉冲星群体相比如何？
• RQ5 射电探测在多大程度上提高了γ射线脉冲星距离估计的准确性，并改善了γ射线光度计算？

主要发现

• 从35颗LAT盲搜发现的脉冲星中，成功探测到4颗的射电脉动，包括极为微弱的PSR J1907+0602和J0106+4855。
• 共发现43颗新的毫秒脉冲星（MSPs），使银河系盘面中已知MSPs数量翻倍以上。
• 已知黑 Widow 脉冲星数量增加超过100%，新识别出12个系统，包括PSR J1544+4937和J1810+1744。
• PSC实现的通量灵敏度与目前已知最暗的射电脉冲星相当，1400 MHz频段的极限低于0.1 mJy。
• 射电探测使通过色散量测定距离成为可能，这对计算γ射线光度和辐射效率至关重要。
• 新发现的12个红背与黑 Widow 系统为脉冲星测时阵列项目提供了强有力的候选体，显著提升了其探测低频引力波的灵敏度。