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脉冲星的族群和分布（第 8 章） (The Galactic population of pulsars)

脉冲星的族群和分布（第 8 章） (The Galactic population of pulsars). 岳友岭 国家天文台， FAST 工程 2013.8 脉冲星暑期讲习班. Outline. 天文坐标系 脉冲星 的分布（空间、 速度 … ） 普通脉冲星、毫秒脉冲星 P- Pdot 图上的脉冲星 分类 脉冲星 巡天模拟 两种模拟方法 PSRPOP 介绍 （ 量 级 估计和观测选择效应）. 天文坐标系. 球面坐标系 类似地球仪和地图. 坐标系. 赤道坐标系（脉冲星名字 , PSR B0329+54, PSR J0534+2200 ）

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脉冲星的族群和分布（第 8 章） (The Galactic population of pulsars)

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  1. 脉冲星的族群和分布（第8章） (The Galactic population of pulsars) 岳友岭 国家天文台，FAST工程 2013.8 脉冲星暑期讲习班

  2. Outline • 天文坐标系 • 脉冲星的分布（空间、速度…） • 普通脉冲星、毫秒脉冲星 • P-Pdot图上的脉冲星分类 • 脉冲星巡天模拟 • 两种模拟方法 • PSRPOP介绍 • （量级估计和观测选择效应）

  3. 天文坐标系 • 球面坐标系 • 类似地球仪和地图

  4. 坐标系 • 赤道坐标系（脉冲星名字,PSR B0329+54, PSR J0534+2200） • 银道坐标系（脉冲星分布常用） • 地平坐标系 • 黄道坐标系 • 超星系坐标系(Supergalactic)

  5. 坐标系

  6. 数据可视化

  7. 脉冲星空间分布 Lorimer 2010 ~1600 pulsar

  8. 脉冲星空间分布

  9. 灵敏度限制 • 白色：全部 • 灰色：d<3kpc 现有巡天灵敏度

  10. 沿银道面分布 • 沿z方向指数衰减, 标高~300pc

  11. 与超新星遗迹比较 • 脉冲星更加弥散 银河系 ~200 SNR分布 From Green 2009

  12. 不对称

  13. FAST天区 FAST Parkes

  14. 复习几个定义 • Pulsar (pulsating radio source, pulsating star) 最初在射电波段，现已扩展到多个波段 • 已知脉冲星 • 可观测脉冲星, observable pulsar, 射电束扫过地球 • 活动脉冲星, active pulsar, 射电活动, 射电束不一定扫过地球, 但其它波段可能看到脉冲 • 中子星, Dead pulsar, 射电安静

  15. 几个量级 • 已知脉冲星, ~2200颗 • 可观测脉冲星, ~10^5颗 • 活动脉冲星, ~5*10^5颗 • 银河系超新星 ~1/100yr • ~200个超新星遗迹 • 超新星遗迹寿命~100*200 ~ 20000年（与其它方法接近） • 中子星,10^10yr/100yr ~10^8 • 脉冲星典型年龄10Myr, 10Myr/10Gyr=10^3,中子星~ 5*10^5/10^-3~5*10^8

  16. P-Pdot图 From the Handbook of Pulsar Astronomy

  17. 年轻脉冲星 • AXP/SGR强磁场 ~1014G • DTN/XDIN • 毫秒脉冲星计时稳定探测引力波 • 双星系统测量脉冲星质量限制物态方程 • 快速旋转限制物态方程

  18. Gaussian mixture model Lee et al. 2012

  19. Fermi脉冲星

  20. 2013.8: 132颗

  21. P-Pdot图上的演化 • 多种理论 • 磁场 • 吸积过程

  22. 脉冲星速度分布 • 测量速度的方法 • VLBI • Timing • scintillation • 只能测得2维速度（切向速度），假设各项同性，推算得到3维速度

  23. Hobbs et al. 2006

  24. 3D速度400(+/-40)km/s • 银河系逃逸速度~500km/s (vsun~200km/s) • ~1/4脉冲星会跑出银河系 • 500km/s*10Myr=5kpc • 500km/s*10Gyr=5Mpc

  25. 年龄比较 • 距离/速度 • P/(2Pdot) • Cooling

  26. 毫秒脉冲星（非球状星团）

  27. 球状星团脉冲星

  28. 脉冲星巡天模拟 • 要解决什么问题？ • 怎样作脉冲星巡天最合适（频率、带宽、积分时间、天区覆盖） • … • 两种方法 • Snapshot（快照）, PSRPOP • Dynamic model, evolution （演化）

  29. Spectral index

  30. Sky backgroung

  31. scattering

  32. 两种方法预计的可观测脉冲星~10^5 • 30000 (>0.1mJy kpc2)(Lorimer et al., 2006) • 120000 (Faucher-Giguere & Kaspi, 2006)

  33. 快照法举例

  34. 蓝色：可观测到的脉冲星 红色：巡天预计发现脉冲星

  35. LOFAR

  36. PSRPOP • http://psrpop.sourceforge.net/ • http://psrpop.phys.wvu.edu/ • Fortran/Linux • 样例http://ism.bao.ac.cn/pulsar/wiki/

  37. 安装运行 • Linux • g77

  38. 运行结果示例

  39. 练习 • 选取一个望远镜，设计一个巡天，用PSRPOP模拟估计（1）可观测到多少颗脉冲星（2）新发现多少颗 • 25米 • 40米 • 65米 • 110米 • FAST • SKA

  40. 谢谢

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