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中子星双星并合产生的新生磁星驱动X射线暂现源的事件率密度与光度函数

高能天体物理现象 2025-05-06 v1

摘要

由中子星双星(NSB)并合产生的新生磁星驱动的X射线暂现源(XT),偶尔在窄视场的钱德拉南天深度巡天(CDF-S)和短伽马射线暴(sGRB)的Swift/XRT观测中被探测到。量化它们的事件率密度(ERD)和光度函数(LF)对于理解NSB并合与磁星形成至关重要。利用结合了多种状态方程(EoS)的星族合成计算,我们推导出本地ERD约为300Gpc3yr1\sim 300\,{\rm Gpc^{-3}\,yr^{-1}},以及一个红移依赖的ERD轮廓,该轮廓在 z=1.81z=1.81 处达到峰值,随后在 z4z \sim 4 之后迅速下降。基于CDF-S和Swift观测构建了一个XT样本,我们用一个在 L4.75×1046  erg  s1L \leq 4.75 \times 10^{46}\;{\rm erg\;s^{-1}} 处斜率为 1.03-1.03 的单一幂律函数,以及随后一个折断幂律函数来表征LF,其中折断光度为 Lb=4.38×1047  erg  s1L_{\rm b} = 4.38 \times 10^{47}\;{\rm erg\;s^{-1}},斜率分别为 0.28-0.281.66-1.66。基于ERD和LF,我们估计爱因斯坦探针(EP)的探测率为 31  yr1\sim 31\;{\rm yr^{-1}},该估计采用了保守的通量阈值 109  erg  s110^{-9}\;{\rm erg}\;{\rm s^{-1}},光度范围 L[2×1044,2×1049]  erg  s1L \in [2\times 10^{44},2\times 10^{49}]\;{\rm erg\;s^{-1}},以及约 1616^{\circ} 的喷流张角修正。这个探测率与EP第一年运行期间的观测结果一致。需要注意的是,我们的估计受到LF推导中不确定性的影响。未来EP对这些XT事件的观测对于减少这些不确定性至关重要。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.02097,
  title  = {Event Rate Density and Luminosity Function of Newborn-Magnetar-Driven X-Ray Transients from Neutron Star Binary Mergers},
  author = {Le Zou and Ji-Gui Cheng and Rui-Chong Hu and Wen-Jin Xie and En-Wei Liang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.02097},
  year   = {2025}
}

备注

16 pages, 6 figures, accepted for publication in ApJ