快速随机X射线极化测量时间的傅里叶域方法实现与验证
高能天体物理现象
2025-07-22 v1
摘要
IXPE（Imaging X-ray Polarimetry Explorer）的发射标志着继1978年OSO-8之后首个空间基极化计的推出，较其前任提升了两个数量级的X射线极化测量精度，为对X射线源极化度和极化角的测量提供了前所未有的精度。这一进展催生了一系列当代技术，旨在研究银河系致密天体，包括X射线极化计时序技术，即研究极化特性随短时间尺度的演化。然而，极化测量的统计特性为任意短时间尺度上的研究带来了挑战，因为需要获取大量光子才能在时序分析中实现对极化度和极化角的统计显著性测量。此外，若极化变化呈随机性，则相位折叠技术会在光子相位分配中引入系统性误差。Ingram和Maccarone提出了一种基于傅里叶的模型无关技术，规避了上述问题。该方法可用于任意时间尺度，适用于任何类型的变异性，包括非平凡周期性、准周期性或纯粹周期性。本文在真实IXPE数据上实现了该方法。我们解决了若干仪器效应，并针对X射线脉冲星（RX-J0440.9+4431和Hercules X-1）进行了技术测试。我们验证了该方法能够恢复从典型相位折叠技术中已知的极化变异信号。现在，利用该方法可研究X射线源的快速随机极化变异，具有包括准周期振荡、质量吸积率波动以及反射映射等广泛应用前景。
引用
@article{arxiv.2507.15461,
title = {Implementing and Verifying a Fourier Domain Approach to Fast Stochastic X-ray Polarimetry Timing},
author = {Melissa Ewing and Adam Ingram and John Rankin and Fabio Muleri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.15461},
year = {2025}
}