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探索与磁星爆发相关的长时瞬变引力波搜索

天体物理仪器与方法 2017-08-02 v2 高能天体物理现象

摘要

软伽马重复暴和异常X射线脉冲星被认为是磁星,即磁场强度约为 1013\mathord{\sim} 10^{13}--1015gauss10^{15} \, \mathrm{gauss} 的中子星。这些天体发出硬X射线和软伽马射线的间歇性爆发。巨型耀发X射线尾中的准周期振荡意味着存在中子星振荡模式,其可能释放由磁星磁能库供能的引力波。我们描述了一种搜索与磁星爆发相关、持续时间从10秒到数千秒的瞬变引力波信号的方法。该方法的灵敏度通过将模拟波形加入激光干涉引力波天文台(LIGO)第六次科学运行的数据中进行估算。我们发现,对于中心频率 f0=150Hzf_0 = 150 \, \mathrm{Hz}、特征时间 τ=400s\tau = 400 \, \mathrm{s} 的半正弦高斯波形,以根平方和应变振幅表示的搜索灵敏度为 hrss=1.3×1021Hz1/2h_{\mathrm{rss}} = 1.3 \times 10^{-21} \, \mathrm{Hz}^{-1/2}。这对应于引力波能量 EGW=4.3×1046ergE_{\mathrm{GW}} = 4.3 \times 10^{46} \, \mathrm{erg},与2004年巨型耀发的估计电磁能量 EEM=1.7×1046(d/8.7kpc)2ergE_{\mathrm{EM}} = \mathord{\sim} 1.7 \times 10^{46} (d/ 8.7 \, \mathrm{kpc})^2 \, \mathrm{erg} 处于同一数量级,其中 dd 为到SGR 1806-20的距离。我们给出了将这些结果外推至先进LIGO(Advanced LIGO)的预测,估计对于距离为 1.6kpc1.6 \, \mathrm{kpc} 的磁星,对引力波能量的灵敏度为 EGW=3.2×1043ergE_{\mathrm{GW}} = 3.2 \times 10^{43} \, \mathrm{erg}。这些结果表明,该搜索方法能够探测到远低于磁星爆发发射机制(如壳层破裂和流体动力学形变)能量预算的信号。

关键词

引用

@article{arxiv.1704.03979,
  title  = {Exploring a search for long-duration transient gravitational waves associated with magnetar bursts},
  author = {Ryan Quitzow-James and James Brau and James Clark and Michael W. Coughlin and Scott B. Coughlin and Raymond Frey and Paul Schale and Dipongkar Talukder and Eric Thrane},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1704.03979},
  year   = {2017}
}