利用 X 射线脉冲轮廓建模测量中子星质量与半径的前景

对来自炽热旋转中子星的 X 射线脉动的振幅和形状进行建模，提供了一种测量中子星性质的直接方法。该技术构成了即将发射的 NICER 和提议中的 LOFT X 射线任务科学案例的重要组成部分。在本文中，我们确定了可以从脉冲轮廓建模中导出的不同可观测量数量，并表明仅使用热成脉冲轮廓不足以打破推断出的中子星半径与质量之间的简并性。然而，我们也表明，对于中等自转频率（300-800 Hz）的中子星，分析两个不同能带的脉冲轮廓可提供额外的约束，从而唯一确定中子星的性质。除了利用脉冲轮廓基波和二次谐波的分数振幅外，结合光谱颜色振荡的振幅和相位差，我们量化了实现特定中子星半径测量精度所需的信噪比。我们发现，在脉冲轮廓中累积 $10^6$ 个计数足以实现中子星半径小于 5% 的不确定度，这是确定中子星物质状态方程所需的精度水平。最后，我们正式推导了作为系统参数函数的各种脉动振幅测量中可容忍的背景极限。