快速自转脉冲星作为大质量黑洞引力的探针

Dinesh Singh; Kinwah Wu; Gordon E. Sarty

doi:10.1093/mnras/stu614

快速自转脉冲星作为大质量黑洞引力的探针

高能天体物理现象 2015-06-19 v1

作者: Dinesh Singh , Kinwah Wu , Gordon E. Sarty

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摘要

矮星系和球状星团的核心可能包含中等质量黑洞（ $10^{3}$ 至 $10^{5}$ 太阳质量）。对银河系中心秒差距内约 $10^{3}$ 颗中子星的估计，以及在小椭圆星系和球状星团中类似数量的估计，加之在这些环境中形成毫秒脉冲星的高概率估计，促使许多研究者提出利用毫秒脉冲星计时来测量中等质量黑洞的质量和自旋。围绕旋转黑洞的脉冲星运动模型通常假设“测试”粒子在 Kerr 度规下的测地线运动。这些方法考虑了诸如 de Sitter 进动和 Lense-Thirring 效应等已知效应，但未考虑脉冲星应力 - 能量张量对时空度规的非线性影响。在此，我们使用 Mathisson-Papapetrou-Dixon (MPD) 方程对黑洞附近的脉冲星运动进行建模。对质量分别为 2 X $10^{6}$ 、 $10^{5}$ 和 $10^{3}$ 太阳质量的黑洞进行 MPD 方程的数值积分表明，脉冲星不会保持在轨道平面内运动，对于较低质量的黑洞，垂直于平面的运动相对于轨道的径向尺寸最大。脉冲星的平面外运动将导致计时变化，其与平面轨道模型预测值的差异高达约 10 微秒。此类变化可能在毫秒脉冲星的长期观测中被探测到。如果基于接收到的脉冲星信号的动力学模型利用脉冲星信号来测量中等质量黑洞的质量和自旋，那么脉冲星的平面外运动应包含在该模型中。

关键词

中等质量黑洞毫秒脉冲星脉冲星计时 Mathisson-Papapetrou-Dixon 方程 Kerr 度规平面外运动引力探针

引用

@article{arxiv.1403.7171,
  title  = {Fast Spinning Pulsars as Probes of Massive Black Holes' Gravity},
  author = {Dinesh Singh and Kinwah Wu and Gordon E. Sarty},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1403.7171},
  year   = {2015}
}

备注

Accepted by MNRAS March 27, 2014

快速自转脉冲星作为大质量黑洞引力的探针

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关键词

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