基于低频与高频射电观测的伽马射线双星 LS 5039 物理性质

我们详细研究了伽马射线双星 LS 5039 在 0.15-15 GHz 的射电谱，以寻找低频处可能的转折（turnover）与吸收机制，并限制其发射的物理性质。我们分析了两次档案 VLA 监测、所有可用的档案 GMRT 数据，以及 2013 年用 GMRT 和 WSRT 开展的协调准同时观测活动。数据显示 LS 5039 的射电发射在日、周、年尺度上持续存在，在所有频率上变率 $\lesssim 25~\%$，且无非轨道调制迹象。获得的频谱揭示出幂律形状，在 5 GHz 以下有弯曲，并在 $\sim0.5$ GHz 处出现转折，这可由一个单区模型（one-zone model）结合同步辐射自吸收与 Razin 效应来重现。我们得到一幅自洽的图像：发射区大小约 $\sim0.85~\mathrm{mas}$，磁场 $B\sim20~\mathrm{mG}$，电子密度 $n_{\rm e}\sim4\times10^5~{\rm cm^{-3}}$ 和质量损失率 $\dot M\sim5\times10^{-8}~{\rm M_{\odot} yr^{-1}}$。这些数值意味着恒星风与来自致密伴星的相对论性等离子体外流发生了显著混合。在特定时期 Razin 效应可忽略，意味着注入以及电子密度或磁场发生了变化。Razin 效应在伽马射线双星中的报道尚属首次，进一步支持了年轻非吸积脉冲星情景。