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含有白矮星伴随中子星或星质黑洞的双星系统中的自引力信号

太阳与恒星天体物理 2026-04-15 v1 高能天体物理现象

摘要

包含白矫星伴随中子星或星质黑洞的双星系统(WD+NS 和 WD+BH)若具备边缘轨道平面,可能显示自引力/eclipsing 信号。本文评估了这些信号在 NASA 的 Transiting Exoplanet Survey Satellite(TESS)以及 Nancy Grace Roman Space Telescope(Roman)观测中的性质与可探测性。WD+NS 系统的轨道周期 T25T\lesssim25 天大多数具有显著的有限源大小,归一化源半径 ρ1\rho_{\star}\gtrsim1。WD+BH 系统的 T3T\gtrsim3 天具有 ρ1\rho_{\star}\lesssim1,而对于几十倍太阳质量的黑洞,ρ0.01\rho_{\star}\sim0.01。我们的解析计算表明,WD+NS 和 WD+BH 系统自引力信号发生的概率分别约为 10310^{-3}10210^{-2},且在低质量白矫星绕质量中子星/黑洞的系统中最为显著。我们模拟了这些信号的光曲线,并通过应用这些卫星的观测协议生成合成数据。我们假设若满足以下条件,即可探测到自引力信号:(i)1TTobs1\leq T\leq T_{\rm{obs}}(其中 Tobs=62T_{\rm{obs}}=62 天和 27.427.4 天分别为 Roman 和 TESS 的连续观测窗口),(ii)信噪比 SNR3, 6\rm{SNR}\ge3,~6,其信号(iii)深度大于光度误差的两倍,且(iv)被至少一个数据点覆盖。TESS 和 Roman 可探测这些信号的系统平均具有小倾角 i0.2i\lesssim0.2^{\circ},轨道周期约为 6, 196,~19 天,其信号持续时间约为 [6, 30][6,~30] 分钟。TESS 和 Roman 检测这些信号的效率分别约为 26×1042-6\times10^{-4}212×10102-12\times10^{-10}。虽然通过 Roman 检测这些自引力信号不可能实现,但若 8%,8\%,3%3\% 的白矫星分别拥有中子星和黑洞伴随,TESS 望远镜可能至少发现一项由这些双星系统引起的自引力信号。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.12705,
  title  = {Self-Lensing Signals in Binary Systems Containing White Dwarfs with Neutron star or Stellar-mass Black hole Companions},
  author = {Sedighe Sajadian and Man Ho Chan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.12705},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 6 figures