借助南希·格雷斯·罗曼空间望远镜实现千新星科学
高能天体物理现象
2023-10-05 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
双中子星并合与中子星-黑洞并合是可被引力波与电磁辐射探测的多信使源。中子星并合抛射物的低电子分数有利于通过快中子俘获(r-process)产生诸如镧系与锕系等重元素。这些不稳定核的衰变驱动一类称为“千新星”的红外亮暂现源。发现千新星族群将使我们能判定中子星并合是否为 r-process 元素核合成的主导场所、约束核物质的状态方程,并作出哈勃常数的独立测量。南希·格雷斯·罗曼空间望远镜(Roman)将具备深度、近红外灵敏度与宽视场的独特组合。这些特征将使 Roman 能发现将被光学望远镜错过的 GW 对应体,例如关联于大距离、高镧系分数、高双星质量比、视线中大尘埃消光,或从赤道视角观测到的千新星。我们的分析建议:(i) 提供快速的(约 1 周)机会目标(ToO)模式以进行 GW 后随观测;(ii) 以至少两个滤光片(优选 F158 与 F213 滤光片)包含高银纬时域巡天足迹的观测,其 cadence 小于 8 天;(iii) 与 Rubin 天文台协同运作。遵循这些建议,我们预期 Roman 通过在 LIGO-Virgo-KAGRA 第五次(或第六次约 4-21 个)观测运行 1.5 年内对良好定位(A < 10 平方度,90% C.I.)中子星并合的 ToO 观测可证认 1-6 个千新星。在 5 年高银纬巡天中可收集 5-40 个偶发发现的千新星样本。
引用
@article{arxiv.2307.09511,
title = {Enabling Kilonova Science with Nancy Grace Roman Space Telescope},
author = {Igor Andreoni and Michael W. Coughlin and Alexander W. Criswell and Mattia Bulla and Andrew Toivonen and Leo P. Singer and Antonella Palmese and E. Burns and Suvi Gezari and Mansi M. Kasliwal and R. Weizmann Kiendrebeogo and Ashish Mahabal and Takashi J. Moriya and Armin Rest and Dan Scolnic and Robert A. Simcoe and Jamie Soon and Robert Stein and Tony Travouillon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.09511},
year = {2023}
}
备注
accepted for publication in Astroparticle Physics