FAST多波束脉冲星漂移扫描巡天模拟与中子星的质量分布研究

发布时间：2020-06-01 10:02

【摘要】：2016年9月全球最大的五百米单口径球面射电望远镜FAST在正式建成试验运行。FAST在70 MHz~3 GHz的工作频段范围内具有多个重要的科学目标,例如:星系演化、致密星、行星与邻近空间事件等方面的观测研究。脉冲星搜寻是FAST主要科学目标之一,其高灵敏度在发现奇异脉冲星和增加新脉冲星样本上拥有巨大潜力。根据FAST设备性能,模拟FAST脉冲星巡天,优化巡天方案,对即将开展的FAST脉冲星巡天项目具有重要实用价值。本文基于Parkes中纬度巡天、Parkes高纬度巡天与Parkes多波束巡天观测到的1364颗正常脉冲星和43颗毫秒脉冲星,使用Bates等人开发的脉冲星分布模拟软件包PsrPopPy,分别模拟得到银河系中正常脉冲星和毫秒脉冲星的空间分布样本。FAST巡天时使用中心频率为1250 MHz,带宽400 MHz,在19波束接收机漂移扫描观测模式下,对FAST全天进行模拟观测,积分时间为13.5 s每波束,有效积分时间6.0 s,在此天区内FAST可发现新脉冲星774颗其中新毫秒脉冲星122颗。然后我们对FAST的观测能力与观测时间、观测频率的关系进行了讨论。为了进一步获得FAST模拟观测的脉冲星对整体的影响,本文使用evolve脚本再次进行模拟,获得银河系中孤立正常脉冲星的自旋演化样本,设置相同的观测参数,在FAST全天范围内可模拟探测到新正常脉冲星711颗,并得到其在-?图上的分布。在中子星的物理参数中质量是最重要的参数之一,其不仅可以反映出中子星的结构、物态方程、核物质成分,甚至能推断出中子星的诞生演化机制。我们在银河系中的63对双星系统中统计到72颗拥有测量质量的中子星(NS),其中有9对双中子星系统(DNS),32对中子星白矮星系统(NSWD),4对中子星主序星系统(NSMS),11对高质量X射线双星系统(HMXB),5对低质量X射线双星系统(LMXB),2对X射线系统(XB)。为了减小测量质量不确定度的影响,我们使用蒙特卡罗法模拟出每颗NS的质量分布。通过对72颗NS的质量统计研究,我们发现NS质量分布呈双峰结构,这可能表明NS存在两种诞生方式,大质量峰分布的NS,可能是由超新星爆发产生,其理论诞生质量为1.4 M_?,小质量峰分布的NS,可能是白矮星在电子捕获后塌缩形成,诞生质量约为1.25 M_?。DNS与其他类型的NS具有不同分布特性表明DNS的演化方式可能不同。为了进一步研究中子星质量分布的特性,我们将61颗测量到自旋周期的NS在20 ms上下分为毫秒中子星(MSP)和正常中子星(PSR)两类,发现虽然这两类NS都能拟合出双峰,但是PSR的并没有表现出明显的双峰结构,MSP比PSR的统计平均质量大大约0.22 M_?。根据吸积理论,这表明NS在诞生后吸积约0.22 M_?的物质后,自旋可能达到毫秒量级。并通过NS质量与周期在-上的分布,拟合出质量与周期之间的关系为:M=1.4+(P/ms)~(-3/2)。
【图文】：

脉冲星,射电脉冲星,主要方式

图 1-1 脉冲星图Fig.1-1 Pulsar diagram1.2 脉冲星搜寻望远镜巡天是发现新脉冲星的主要方式，目前已知的 2613 颗射电脉冲星中[13,14]

直方图,质量分布,直方图

NS质量分布直方图
【学位授予单位】：西华师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.6

【参考文献】