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利用卡尔曼滤波测量105颗UTMOST脉冲星的克里斯-超流体耦合时间尺度

高能天体物理现象 2026-02-03 v1

摘要

克里斯-超流体耦合在中子星旋转中发挥重要作用,尤其是关于计时噪声和突变现象。本文提出了基于卡尔曼滤波对脉冲到达时间进行处理,为105颗UTMOST脉冲星测得的新型计时噪声基准的克里斯-超流体耦合时间尺度τ\tau。选取这105颗脉冲星的原因是它们更倾向于采用双组分(克里斯-超流体)模型,而非单组分模型,其对数贝叶斯因子lnBBF5\ln \mathfrak{B}_{\rm BF} \geq 5。在105个对象中,有28个对象的τ\tau后验分布呈尖锐峰值,其中位数估计范围为104.6±0.4s10^{4.6\pm0.4}\,s(PSR J2241-5236)至107.70.4+0.7s10^{7.7^{+0.7}_{-0.4}}\,s(PSR J1644-4559)。对101个属于标准(即既非回收脉冲星也非磁星)且位于ΩcΩ˙c\Omega_{\rm c}-\dot{\Omega}_{\rm c}平面核心稠密区的对象进行层次贝叶斯分析,返回population-level尺度τΩc0.190.52+0.50Ω˙c0.180.19+0.18\tau \propto \Omega_{\rm c}^{0.19^{+0.50}_{-0.52}} |\dot{\Omega}_{\rm c}|^{0.18^{+0.18}_{-0.19}},其中Ωc\Omega_{\rm c}Ω˙c\dot{\Omega}_{\rm c}分别为克里斯的角速度和减速率。还层次性地估计了随机克里斯和超流体扭矩的方差,分别为QcΩc1.230.75+0.80Ω˙c0.490.32+0.27Q_{\rm c} \propto \Omega_{\rm c}^{1.23^{+0.80}_{-0.75}} |\dot{\Omega}_{\rm c}|^{0.49^{+0.27}_{-0.32}}QsΩc0.710.78+0.76Ω˙c1.270.28+0.30Q_{\rm s} \propto \Omega_{\rm c}^{0.71^{+0.76}_{-0.78}} |\dot{\Omega}_{\rm c}|^{1.27^{+0.30}_{-0.28}}。简要讨论了克里斯-超流体耦合的物理起源,例如通过相互摩擦。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.15134,
  title  = {Measuring the crust-superfluid coupling time-scale for 105 UTMOST pulsars with a Kalman filter},
  author = {Wenhao Dong and Andrew Melatos and Nicholas J. O'Neill and Patrick M. Meyers and Daniel K. Boek},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.15134},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages of main text, 6 appendices. Accepted for publication in MNRAS