[论文解读] Three New Binary Pulsars Discovered With Parkes

J. W. T. Hessels, S. M. Ransom+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2004

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 5

一句话总结

本论文报告了利用帕克斯多波束接收机在中纬度EGRET伽马射线误差圆内进行的巡天中，发现了三颗新的双星脉冲星——PSR J1614−2230、J1614−2318和J1744−3922。这些系统表现出异常特性，包括极端轨道参数、间歇性辐射以及异常的伴星质量，暗示双星脉冲星系统可能存在非标准演化路径。

ABSTRACT

We present three new binary pulsars discovered during a search for pulsations in 56 unidentified mid-latitude EGRET gamma-ray error boxes with the Parkes multibeam receiver. Timing observations of these sources is on-going with both the Parkes and the Green Bank telescopes. We discuss the place of these new systems in the population of binary pulsars and suggest that they are all somewhat atypical systems.

研究动机与目标

• 利用帕克斯多波束接收机在未关联的中纬度EGRET伽马射线误差圆内识别脉冲星。
• 表征新发现的双星脉冲星的计时与辐射特性。
• 鉴于其非典型的轨道与伴星质量特征，研究这些脉冲星的演化路径。
• 确定这些系统是否与标准的脉冲星重启动及双星演化模型一致。
• 为未来光学后续观测铺路，以测量伴星的星等、颜色与质量，从而改进系统建模。

提出的方法

• 使用帕克斯多波束接收机对56个未关联的中纬度EGRET伽马射线误差圆开展针对性巡天。
• 利用帕克斯与格林班克射电望远镜进行计时观测，以精炼脉冲周期与轨道参数。
• 在多个频率（1.4 GHz与350 MHz）分析脉冲轮廓，评估辐射束结构与轮廓变化性。
• 利用色散量（DM）与NE2001电子密度模型估算脉冲星的距离。
• 应用自转降速率与磁场计算，推断脉冲星的重启动状态与伽马射线效率。
• 已启动与南半球Gemini望远镜的合作计划，以研究伴星。

实验结果

研究问题

• RQ1 这三颗新发现的双星脉冲星的轨道与自转参数是什么？
• RQ2 其推断的伴星质量与标准双星演化模型的预期相比如何？
• RQ3 为何PSR J1744−3922与J1614−2318表现出间歇性或宽脉冲轮廓？
• RQ4 EGRET误差圆中与PSR J1614−2230对应的伽马射线流量是否与其自转降速光度一致？
• RQ5 光学观测能否确认伴星的性质（如白矮星）并约束中子星的质量与距离？

主要发现

• PSR J1614−2230是一颗毫秒脉冲星，自转周期为3.151 ms，其推断磁场极低（1.8×10⁸ G），表明经历了强烈的重启动过程。
• 它是自转周期小于8 ms的双星脉冲星中伴星最小质量最高者（0.40 M☉），但其轨道周期却比同质量伴星预期值短逾10倍。
• PSR J1614−2318是自转周期介于10至100 ms之间的脉冲星中伴星最小质量最低者（0.080 M☉），并表现出宽脉冲轮廓，可能具有核心/锥形束结构。
• PSR J1744−3922自转周期为172.4 ms，是周期大于50 ms的双星脉冲星中轨道周期最短者（0.19天），且表现出时间尺度短至30–70秒的间歇性辐射。
• PSR J1744−3922具有高色散量（148 pc cm⁻³），排除了闪烁为间歇性原因的可能性，表明其为内在辐射变化。
• 若PSR J1614−2230为EGRET源的对应体，则其伽马射线效率极高（约100%），暗示可能存在距离低估或自转降速光度高估。