双星时变模拟.docx

《双星时变模拟.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、双星时变模拟XRB也是XTP主要观目标之一，其主要科学目标：中子星双星中kHzQPO最高频率探测和对NS物态的限制；吸积毫秒脉冲星脉冲信号轮廓对中子星质量-半径关系的限制；双星演化物理规律。在此，主要模拟XRB时变和QPO的观测以及脉冲轮廓的观测。相比RXTE，XTP的优势：相对大的有效面积、高能量分辨率、好的低能响应和低本底。1双星演化小质量X射线双星在颜色-颜色图上谱态与吸积率的关系?如何解释kHzQPO频率与流量之间的所谓“平行线”关系？kHzQPO频率是否有饱和现象？该问题的关键是测量小质量X射线双星高质量的X射线宽波段

2、能谱，得到吸积率和吸积盘内半径等物理参量。小质量X射线双星在双色图上谱态与吸积率的关系目前仍存在很大的争议（如D’Aietal.2007,ApJ,667,411;Churchetal.2012,A&A,546,A35）。该问题的观测目标为SCOX-1。根据D’Aietal.2007(ApJ,667,411)给出的四个能谱成分（软的热成分、热康普顿化成分、反射成分和硬的幂律谱成分，文中见表3），模拟在不同成分组合下XTP预期可观测到的宽波段连续谱、对应的总光度，以及在颜色-颜色图上的位置。D’Aietal.2007简称DA2007

3、。模拟中的输入数据是DA2007表格3的数据。（a）模拟各成分的光变曲线：在此选用LFA和HFA2模拟的原因，它们的能量响应矩阵一致，便于合并光变曲线。（1）CCD图模拟模拟步骤：（1）假设模拟观测256s，根据能量响应矩阵产生能谱；（2）产生模拟光变曲线，时间分辨率为1秒；（3）计算CCD图。为了模拟的方便，目前主要以HFA2和LFA为主。输入数据选取ADA2007的37-43号数据（文章中表格1）。为了对比CCD图，在此选择RXTEPCU2（能量响应矩阵对应的时间2003-09-12）进行对比。37-43号输入对应的LFA的

4、能谱如下左图所示。XTPLFA与RXTEPCU2的能谱对比如下右图所示。左图：37-43LFA能谱。右图：XTPLFA与RXTEPCU2能谱对比（37号数据）由于LFA的能量分辨率很高，需要将能道进行适当合并。生成CCD图选取的四个能段：1.94-4.05keV，4.05-6.18keV，6.18-8.32keV和8.32-16.26keV。其中SoftColor定义为：4.05-6.18keV和1.94-4.05keV的平均计数率比；其中HardColor定义为：8.32-16.26keV和6.18-8.32keV的平均计数率

5、比。RXTEPCU2和XTPLFA&HFA2CCD如下图所示。左图：RXTEPCU2CCD。右图：XTPLFA&HFA2CCD左图：RXTEPCU2流量随CCD位置的变化；右图：XTPLFA&HFA2流量随CCD位置的变化（2）QPO性质的模拟假设QPO的频率与Diskbb的Rin相关，关系f正比于Rin-2。模拟结果如下左图所示。左图：QPOvsRin的模拟结果，其中红点是模拟结果，绿线是输入曲线；QPO观测频率与输入比值。右图：：QPOvskT的相关关系QPO的频率与温度kT也存在很强的相关性，如上右图所示。这是由于输入数据

6、kT与Rin之间存在相关性，如下左图所示。QPO的频率与总流量的相关结果如下右图所示。左图：Rin与kT的变化关系。右图：QPO观测频率与流量的关系。QPO的频率与其它参数的相关性，如下图所示。QPO的频率与模型其它参数的相关结果对RXTEPCA在同样的条件下，模拟结果如下面所示。相比PCA而言，XTPLFA能够很好的确定相应成分。左图：QPO频率与Rin的相关性，右图：QPO频率与kT的变化关系左图：Rin与kT的变化关系，右图：QPO频率与流量的相关性QPO的频率与模型其它参数的相关结果如果QPO的中心频率的随能量变化时，可

7、以模拟随光子能量依赖的结果。在此假设QPO的rms=20%，模拟观测时间为512s。模拟结果如下，虽然XTPLFA&HFA2能量测量范围比RXTEPCA的窄，但是LFA&HFA2有很好的能量分辨能力，可以进行详细的研究能谱解析的QPO性质，如下右图所示。QPO中心频率与能量变化(Δf=50Hz)，左图：PCA，右图：LFA&HFA2如果QPO的中心频率和RMS均随能量变化时，并且仅随Fe线相关。在此假设QPO的rms在Fe线心能量处达到峰值，sigma=0.8keV，模拟观测时间为512s。模拟结果如下，LFA&HFA2可以非常

8、详细的展示能谱解析的QPO，如下右图所示。QPO中心频率与能量变化(Δf=50Hz)，左图：PCA，右图：LFA&HFA2相比RXTEPCA时变观测能力，XTPLFA&HFA2的时变观测能力提高不多，但是在能谱成分确定方面有更好的表现。2脉冲星模拟吸积中子星的自