x
Contents
5.7 Burst Duration and Fuel Composition .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
5.7.1 Intermediate Duration Bursts . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
5.7.2 Superbursts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
5.8 Thermonuclear Burst Simulations . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
5.8.1 Single-Zone Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
5.8.2 One-Dimensional Multi-Zone Models ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
5.8.3 Multi-Dimensional Models .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
5.9 Nuclear Experimental Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
5.10 Summary and Outlook.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
6 High-Frequency Variability in Neutron-Star Low-Mass X-ray
Binaries .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Mariano Méndez and Tomaso M. Belloni
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
6.2 History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
6.3 Basic Frequencies Close to a Neutron Star . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
6.4 Timing Phenomenology: QPOs 101 . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
6.5 Linking Observed Frequencies with Theoretical Expectations .. . . . . 282
6.6 QPO Frequency Correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.7 Relation Between Properties of the kHz QPOs
and Parameters of the Energy
Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
6.8 Beyond QPO Frequencies .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
6.8.1 The Fractional rms Amplitude of the kHz QPOs . . . . . . . . . . . 291
6.8.2 The Width of the kHz QPOs. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
6.8.3 The Energy-Dependent Lags and Coherence
of the kHz QPOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
6.8.4 Other Phenomenology of the kHz QPOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
6.9 Probing Neutron-Star Interiors and GR with kHz QPO . . . . . . . . . . . . . 319
6.10 Conclusions and Outlook.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Index . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Contents
5.7 Burst Duration and Fuel Composition .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
5.7.1 Intermediate Duration Bursts . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
5.7.2 Superbursts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
5.8 Thermonuclear Burst Simulations . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
5.8.1 Single-Zone Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
5.8.2 One-Dimensional Multi-Zone Models ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
5.8.3 Multi-Dimensional Models .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
5.9 Nuclear Experimental Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
5.10 Summary and Outlook.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
6 High-Frequency Variability in Neutron-Star Low-Mass X-ray
Binaries .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Mariano Méndez and Tomaso M. Belloni
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
6.2 History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
6.3 Basic Frequencies Close to a Neutron Star . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
6.4 Timing Phenomenology: QPOs 101 . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
6.5 Linking Observed Frequencies with Theoretical Expectations .. . . . . 282
6.6 QPO Frequency Correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.7 Relation Between Properties of the kHz QPOs
and Parameters of the Energy
Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
6.8 Beyond QPO Frequencies .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
6.8.1 The Fractional rms Amplitude of the kHz QPOs . . . . . . . . . . . 291
6.8.2 The Width of the kHz QPOs. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
6.8.3 The Energy-Dependent Lags and Coherence
of the kHz QPOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
6.8.4 Other Phenomenology of the kHz QPOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
6.9 Probing Neutron-Star Interiors and GR with kHz QPO . . . . . . . . . . . . . 319
6.10 Conclusions and Outlook.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Index . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333