脉冲星速度及其在银河系内的分布-国家天文台.ppt

脉冲星在银河系内的分布 国家天文台 王陈 2009年7月23日 摘 要 银河系内的脉冲星分布 观测到的正常脉冲星的分布 观测到的毫秒脉冲星的分布 脉冲星的高速运动 观测到的脉冲星高速运动 不对称超新星爆炸导致脉冲星的高速运动 踢出速度与自转的关系 脉冲星动力学年龄与特征年龄的比较 银河系内脉冲星的内禀分布 脉冲星诞生率、演化和死亡线 光度分布和空间分布 脉冲星高速度对空间分布的影响 银道面附近的脉冲星分布 摘 要 银河系内的脉冲星分布 观测到的正常脉冲星的分布 观测到的毫秒脉冲星的分布 脉冲星的高速运动 观测到的脉冲星高速运动 不对称超新星爆炸导致脉冲星的高速运动 踢出速度与自转的关系 脉冲星动力学年龄与特征年龄的比较 银河系内脉冲星的内禀分布 脉冲星诞生率、演化和死亡线 光度分布和空间分布 脉冲星高速度对空间分布的影响 银道面附近的脉冲星分布 观测到的正常脉冲星分布 现在总共观测到 约1700颗 正常脉冲星（估计银河系中脉冲星总数约为100,000颗） 巡天观测主要是通过射电波段（如 400MHz，1400MHz 等） 观测有很强的选择效应，如： 平方反比率，越远的脉冲星越暗（S=L/d^2) 银河系中心及另外半边（相对太阳）电子柱密度较大，星际色散（DM）和星际散射都很严重。 正常脉冲星的空间分布 正常脉冲星（ |b|<20°）在银盘上的投影分布 摘 要 银河系内的脉冲星分布 观测到的正常脉冲星的分布 观测到的毫秒脉冲星的分布 脉冲星的高速运动 观测到的脉冲星高速运动 不对称超新星爆炸导致脉冲星的高速运动 踢出速度与自转的关系 脉冲星动力学年龄与特征年龄的比较 银河系内脉冲星的内禀分布 脉冲星诞生率、演化和死亡线 光度分布和空间分布 脉冲星高速度对空间分布的影响 银道面附近的脉冲星分布 毫秒脉冲星(MSP)的分布 扣除球状星团中的 MSP，约有100颗。 周期小，难观测（星际色散、散射影响较大）。D<3kpc，或在球状星团中。 大部分在双星系统中，伴星一般质量较小 银盘投影密度28+-12kpc^-2 标高～500pc，与其前身LMXB基本吻合。 L>0.3 mJy kpc^2的 MSP 约有 200000 颗。 脉冲星的位置不是一直不变的！！运动得很快！ 摘 要 银河系内的脉冲星分布 观测到的正常脉冲星的分布 观测到的毫秒脉冲星的分布 脉冲星的高速运动 观测到的脉冲星高速运动 不对称超新星爆炸导致脉冲星的高速运动 踢出速度与自转的关系 脉冲星动力学年龄与特征年龄的比较 银河系内脉冲星的内禀分布 脉冲星诞生率、演化和死亡线 光度分布和空间分布 脉冲星高速度对空间分布的影响 银道面附近的脉冲星分布 脉冲星速度及观测分布 可观测量： 自行（PM）：脉冲星在天空背景上投影位置的变化（角速度，单位：毫角秒每年，mas/yr） 自行的观测方法： 脉冲星测时（timing）观测可直接得到脉冲星在天空背景上的自行角速度。绝大多数脉冲星的自行都是用这种办法。（PA chapter 5） 干涉阵测量脉冲星的星际闪烁限制其自行速度 （PA chapter 21.8） 直接测量脉冲星位置随时间的变化。 注意：如果知道脉冲星到我们的距离，就可以算出其绝对自行速度Vperp（Km/s） 自行速度Vperp只是天球面上的速度（垂直于视线方向）。 B1508+55 为什么脉冲星速度这么大？ 脉冲星前身是OB型星，速度 ～ 30 Km/s 脉冲星速度 100－500Km/s， 个别>1000 Km/s 摘 要 银河系内的脉冲星分布 观测到的正常脉冲星的分布 观测到的毫秒脉冲星的分布 脉冲星的高速运动 观测到的脉冲星高速运动 不对称超新星爆炸导致脉冲星的高速运动 踢出速度与自转的关系 脉冲星动力学年龄与特征年龄的比较 银河系内脉冲星的内禀分布 脉冲星诞生率、演化和死亡线 光度分布和空间分布 脉冲星高速度对空间分布的影响 银道面附近的脉冲星分布 脉冲星高速度的起源 可能原因： 双星轨道破裂（超新星爆炸时发生） 一般只能产生不大于100Km/s的速度， 想得到更高的速度要求爆炸前双星距离非常小。 不对称超新星爆炸给予中子星踢出速度 可以达到1000Km/s以上。 不对称超新星爆炸导致脉冲星高速运动 火箭效应 证据：成协的脉冲星/超新星遗迹系统 踢出速度和不对称爆炸的证据 脉冲星双星系统中的观测特性需要踢出速度的存在 PSR J0045-7319双星系统 （pulsar/B-star） PSR B1913+16和PSR J0737-3039 一些双星其系统速度很大，如X-ray双星Circinux X-1（V_sys > 500 Km/s），以及PSR J1141-6545 （V_sys ~ 125 Km/s）， Be/X-ray