New Cataclysmic Variables and other Exotic Binaries in the Globular Cluster 47 Tucanae
我们在非核坍缩的球状星团47 Tuccus（47 Tuc）中发现了22个新的（+3个确认的）激变变星（CV）。星团中CV的总数现在是43个，是迄今为止所有球状星团中最大的样本。为了进行识别，我们使用了哈勃太空望远镜的近紫外（NUV）和光学图像，并结合钱德拉X射线天文台的X射线结果。这使我们能够建立迄今为止最深的NUV CV光度函数。我们发现47 Tuc中的CV比主序星更集中于星团中心。我们比较了我们的结果的CV人口的核心塌陷的球状星团NGC 6397和NGC 6752。我们发现47 Tuc每单位质量的明亮CV比其他两个集群少。这表明，核心坍缩星系团中的动力学相互作用在创造新的CV中起着重要作用。在47 Tuc，CV人口可能是由原始和旧的动态形成的系统。我们估计47 Tuc中的CV总质量约为。1.4 M_sun。我们还发现，在三个集群的CV的X射线光度函数是双峰。此外，我们讨论了一个可能的双退化系统和一个有趣的/未分类的对象。最后，我们提出了四个系统，可能是毫秒脉冲星的同伴给予他们的X射线和NUV/光学颜色。对于其中之一，我们提出了非常有力的证据，作为一个消融的同伴。其他三个可能是CO-或He-WD。
2018-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
An extremely low-mass He white dwarf orbiting the millisecond pulsar J1342+2822B in the globular cluster M3
本文报道在球状星团M3中发现毫秒脉冲星J1342+ 2822 B的伴星。我们利用哈勃太空望远镜获得的近紫外和光学观测相结合，以寻找该星团中已知毫秒双星的光学对应物。在与射电脉冲星J 1342 + 2822 B（M3 B）非常一致的位置上，我们发现了一个蓝色的微弱天体（mF 275 W \approx 22.45），在星团的色星等图上，它位于He核白矮星的区域。通过将观测到的星等与理论上的冷却轨道进行比较，我们估算出了伴星的物理性质：它的质量只有0.19 \pm 0.02兆太阳，表面温度为12 \pm 1 x 10^3 K，冷却年龄为1.0 \pm 0.2 Gyr。它的祖先可能是一颗~ 0.84 M的恒星，大部分的质量转移活动发生在亚巨星分支阶段。伴星的质量，结合脉冲星的质量函数，意味着这个系统几乎观察到的边缘上，中子星的质量为1.1 \pm 0.3 Msun，在协议的典型值测量回收中子星在这些紧凑的双星系统。我们还确定了一个候选对应的宽和偏心的双毫秒脉冲星J1342+ 2822 D。它是另一颗白矮星，核心为He，质量为0.22 \pm 0.2 Msun，这意味着该系统是在高倾角下观测到的，并且拥有一个质量为1.3 \pm 0.3 Msun的典型NS。目前，这颗毫秒脉冲星的射电位置存在很大的不确定性，这使我们无法有力地得出结论，即探测到的恒星是它的光学对应物。
2019-03-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Long-term observations of the pulsars in 47 Tucanae - II. Proper motions, accelerations and jerks
本文是系列文章中的第二篇，我们报告了使用帕克斯64 m射电望远镜对杜鹃座47中毫秒脉冲星（MSP）进行长期计时的结果。我们得到改进的定时参数，提供更多的信息，为研究集群动力学：a）脉冲星自行产生的自行集群作为一个整体（$μ_α\, = \, 5.00\, \pm \, 0.14\, \rm mas \, yr^{-1}$，$μ_δ\, = \, -2.84\, \pm \, 0.12\, \rm mas \, yr^{-1}$）和运动的恒星相对于彼此的估计。b）我们测量了脉冲星视线加速度变化引起的二阶自旋周期导数; 47 Tuc H、U和可能的J受到附近物体的影响。c）对于10个双星系统，我们现在测量它们在星系团的引力场中加速引起的轨道周期变化。从所有这些测量，我们得出一个集群的距离不小于$\sim\,$ 4.69千秒差距，并表明，这些MSP的特点是非常相似的，他们的同行在银河系磁盘。我们没有发现在星团中心存在中等质量黑洞的证据。最后，我们描述了四个“黑寡妇”系统的轨道行为。其中两个，47 Tuc J和O，表现出类似于在其他此类系统中观察到的轨道变化，而47 Tuc I和R的轨道似乎非常稳定。因此，似乎并非所有的“黑寡妇”都有不可预测的轨道行为。
2017-07-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
A New Determination of the Spectra and Luminosity Function of Gamma-Ray Millisecond Pulsars
在这篇文章中，我们回顾了毫秒双星和球状星团观测到的伽马射线辐射。基于费米伽玛射线空间望远镜5.6年的观测数据，我们报道了61个毫秒级超新星的伽玛射线能谱，发现大多数能谱符合指数截止的幂律，能谱峰值在~1-2 GeV（$E^2 dN/dE$单位）附近。此外，虽然大多数球状星团表现出类似的光谱形状，我们确定了一些显着较软的光谱。我们还确定的伽玛射线光度函数的毫秒双星使用人口发现在附近的领域的银河系，并在球状星团47图克坦。我们发现，从球状星团观察到的伽马射线发射主要由相对少量的明亮毫秒脉冲星主导，而低光度脉冲星仅占总通量的一小部分。我们的研究结果还表明，毫秒双星的伽马射线发射是更各向同性和较强的光束比在X射线波长的发射。此外，所观察到的表观伽马射线效率的分布提供了支持槽隙或外间隙模型，其中伽马射线发射起源于接近中子星的磁极的区域（极帽模型）。
2014-07-21 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Formation of the planet orbiting the millisecond pulsar J1719-1438
2011年，Bailes等人报告发现了一颗在PSR J1719-1438（一颗173 Hz毫秒脉冲星）周围131分钟轨道上的分离伴星。非常低的质量函数和如此短的轨道周期的组合是独一无二的。发现者们认为，这一前身系统可能是一个超紧凑X射线双星（UCXB），这是一个轨道周期为亚小时的双星，其中一个（半）简并施主填充了它的洛希叶，并将质量转移到一颗中子星。标准的引力波驱动的UCXB的情况下，但是，不能产生像PSR J1719-1438的系统，因为它需要更长的时间比宇宙的年龄达到131分钟的轨道周期。我们调查两个修改标准UCXB的演变，可以解决这个矛盾。第一个涉及到显着的加热和膨胀的捐助者的脉冲星照射，并在第二个修改系统失去轨道角动量通过快速恒星风从照射的捐助者，除了通过通常的引力波辐射的损失。特别是施主风在加速轨道膨胀方面是有效的，即使是温和的风也可以在宇宙的年龄内产生131分钟的周期。我们注意到UCXB可能是孤立毫秒射电暴的一类重要的祖先。
2012-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
An Asteroid Belt Interpretation for the Timing Variations of the Millisecond Pulsar B1937+21
脉冲星计时观测揭示了中子星的伴星，包括其他中子星、白矮星、主序星和行星。我们证明，相关的和明显的随机剩余时间从毫秒脉冲星B1937+21的到达是一致的小行星带的总质量小于约0.05地球质量的签名。与太阳系的小行星带不同，最适合的脉冲星小行星带在很宽的半径范围内延伸，这与没有任何牧羊同伴相一致。我们认为，任何脉冲星经历了吸积驱动的自旋，随后蒸发其同伴可能窝藏轨道小行星质量的物体。由此产生的定时变化可能会从根本上限制其他一些毫秒时钟的定时精度。对小行星带模型的观测测试包括：确定单个小行星的周期性，这是一项困难的工作;测试在较长的观测跨度内进行观测时可能实现的统计平稳性;以及寻找反射的无线电发射。
2013-01-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the formation of eccentric millisecond pulsars with helium white-dwarf companions
在偏心轨道上绕氦白矮星（WD）运行的毫秒脉冲星（MSP）挑战了已建立的双星演化范式，该范式预测了脉冲星旋转的质量转移事件期间的有效轨道圆化。Freire和Tauris（2014）最近提出，这些双星MSP可能是由大质量WD的旋转延迟吸积引起的坍缩形成的。这种情况下预测，偏心系统最好主机低质量的恒星和旅行的小系统速度-在紧张与新的观测约束。在这里，我表明，偏心率的大幅增长可能会出现从动态相互作用的二进制与circumbinary磁盘。这样的圆盘可能是在氢闪期间，当中子星已经是一颗活跃的射电脉冲星，潮汐力不再能使双星循环时，从喷射的供体材料中形成的。我证明了一个短暂的（$10^{4}-10^{5}$ \，年）磁盘可以导致离心率的$e\sim0.01-0.15$的轨道周期在15和50天之间。最后，我建议，更一般地说，磁盘假说可以解释缺乏上述轨道周期范围内的圆双星。
2014-11-25 astro-ph.SR
The Peculiar Pulsar Population of the Central Parsec
围绕银河系中心黑洞Sgr A* 运行的脉冲星将是其质量、距离和自旋的潜在探测器，甚至可能用于测试广义相对论。尽管预测在银河系中心有大量的普通和毫秒双星，但在25秒差距内没有被深射电观测发现。一种解释是，超强的时间散射阻止了脉冲星的探测，但最近发现的0.1秒差距内的高磁化中子星（磁星）的无线电脉冲表明，时间散射比预测的要弱得多。我们认为，在普通脉冲星人口的内在缺陷是最有可能的原因，缺乏检测到目前为止：在银河系中心的“失踪脉冲星问题”。相比之下，我们发现一个单一的磁星意味着在该地区有效的磁星形成。如果中央秒差距的大质量恒星形成的是磁星而不是普通的磁星，那么它们的短寿命就可以解释磁星的缺失。磁星的有效形成可能是由强磁化的祖先引起的，也可能是头重脚轻的初始质量函数的进一步证据。此外，根据测量到的时间散射程度，目前的高频勘测应该已经能够探测到明亮的毫秒级双星。
2014-02-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Auroras on planets around pulsars
本研究通过磁流体动力学模拟脉冲星与行星磁层相互作用，预测毫秒脉冲星周围行星存在可被现有设备观测的极光射电辐射，并给出探测参数。
2023-12-07 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The formation of low-mass helium white dwarfs orbiting pulsars: Evolution of low-mass X-ray binaries below the bifurcation period
毫秒双星（MSP）通常被认为是年老的中子星（NS），它们通过吸积来自低质量X射线双星（LMXB）中伴星的物质而达到高转速。然而，这种回收方案的许多细节仍有待了解。在这里，我们研究了近距离LMXB中的双星演化，以研究轨道周期P_orb = 2-9 hr的紧双星中具有低质量氦白矮星伴星（He WD）的射电MSP的形成。特别地，我们研究了：i）是否可以利用轨道角动量损失的标准规定从理论模型中再现这种观测到的系统（即相对于磁制动的性质和强度），ii）我们对Roche瓣determination的计算是否能与观测到的轨道周期相匹配，iii）WD质量与轨道周期（M_WD，P_orb）之间的相关性是否对P_orb < 2天的系统有效。利用详细的恒星演化程序进行了数值计算，追踪了~ 400个具有不同施主星质量、NS质量、轨道周期和磁制动伽玛指数初值的LMXB系统的质量转移相。随后，我们遵循的轨道和内部演化的分离的低质量（原）他WD，包括阶段与残余壳氢燃烧。我们发现，一个严重的微调是必要的，以再现所观察到的MSP紧双星与He WD同伴的质量< 0.20 M_sun，这表明，一些需要修改或丢失的标准输入物理LMXB建模。我们证明了理论计算的（M_WD，P_orb）关系对于P_orb < 2天的系统也是一般有效的，尽管He WD质量在0.15-0.20 M_sun之间有很大的分散。的（原）他WD的热演化…
2014-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
A young white dwarf orbiting PSR J1835-3259B in the bulge globular cluster NGC 6652
本文利用 Hubble Space Telescope 档案数据，在球状星团 NGC 6652 中发现毫秒脉冲星 PSR J1835-3259B 的伴星，测得该年轻白矮星的质量、温度和冷却年龄，并推断出系统轨道倾角与 neutron star 质量及非保守质量吸积过程。
2023-03-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Search for Pulsar Companions Around Low-Mass White Dwarfs
本文报道了用100米埃费尔斯堡射电望远镜在八颗低质量白矮星和一颗高质量白矮星位置上搜寻双星的结果。这些系统的轨道参数表明，它们看不见的同伴要么是大质量的白矮星，要么是中子星。我们的观测是在1.36 GHz下进行的，灵敏度达到0.1-0.2 mJy。我们搜索了我们的数据，解释了由于轨道运动而导致的脉冲星信号的可能加速和急动，但没有发现明显的脉冲星信号。考虑到我们的结果与20个未检测到类似的系统与格林班克射电望远镜，我们推断$f_{\rm NS}\leq 0.10$，为这些白矮星的NS轨道的分数。我们讨论了这一结果的敏感性的基本假设，并得出结论，有针对性的调查发现毫秒彗星的前景进行了简要的讨论。
2021-05-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Novel modelling of ultra-compact X-ray binary evolution - stable mass transfer from white dwarfs to neutron stars
氦白矮星（He WD）围绕毫秒双星（MSP）运行的紧密双星最终会由于轨道的引力阻尼而“合并”。其结果被预测为长寿命的超紧凑X射线双星（UCXB）的生产，其中WD将物质转移到吸积的中子星（NS）。在这里，我们提出了完整的数值计算，第一次，这种稳定的质量转移从他WD NS。我们已经计算了一些完整的双星恒星演化轨迹，从前LMXB系统开始，并将这些演化到分离的MSP+WD系统，并进一步发展到UCXB。发现最小轨道周期短至5.6分钟。我们跟踪了随后系统的扩大，直到大约一个哈勃时间后，捐赠恒星成为质量约为0.005 Msun的行星。我们的模型能够解释观测到的具有高氦丰度的UCXB的性质，并且我们可以在显示质量转移速率与轨道周期的图表中识别上升或下降分支上的这些来源。
2017-05-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Evidence for an intermediate-mass black hole in the globular cluster NGC 6624
PSR B 1820 $-$ 30 A位于球状星团NGC 6624中，是已知距离任何球状星团中心最近的脉冲星。我们提出了超过25年的高精度计时观测的毫秒脉冲星，并获得四个旋转频率时间导数测量。模拟这些高阶导数是由于轨道运动，我们发现的解决方案表明，脉冲星是在一个低偏心率（$0.33\lesssim e\lesssim0.4$）较小的轨道与低质量的同伴（如主序星，白矮星，中子星，或恒星质量黑洞）或高偏心率（$e\gtrsim0.9$）较大的轨道与大质量的同伴。星团的质量性质和4U 1820 $-$ 30和星团中其他恒星的观测性质都反对低偏心率的可能性。高偏心率解表明，脉冲星最有可能绕着位于星团中心的质量为$> 7,500$ ~M $_\odot$的中等质量黑洞（IMBH）运行。球状星团的引力模型，其中包括这样一个中央黑洞（BH），预测的加速度与测量的脉冲星相当。进一步预测了IMBH的最小质量为$\sim60,000$ ~M $_\odot$ .考虑到对观测周期导数的相关贡献，脉冲星的$γ$射线效率应该在0.08和0.2之间。我们的研究结果表明，其他球状星团也可能包含中心黑洞，它们可能通过研究足够接近它们中心的新黑洞来揭示。请注意，我们在第5节中发现了一个错误，因此，上述$\sim$ 60，000 ~M $_\odot$质量必须替换为正确的模型相关质量限值$\sim$ 20，000 ~…
2017-05-17 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A New Class of Nascent Eclipsing Binaries with Extreme Mass Ratios
早期的B型主序星（M $_1$ = 5-16 M $_{\odot}$）与低质量的伴星（q = M $_2$ /M $_1$ < 0.25）可以演化成Ia型超新星、低质量X射线双星和毫秒双星。然而，这种接近的极端质量比双星的形成机制和固有频率一直存在争议，特别是考虑到迄今为止还没有检测到。利用光学引力透镜实验对大麦云星系的观测，我们发现了一类新的食双星，其中一颗发光的B型MS星辐射一颗轨道很近的低质量尚未完全形成的MS前伴星。原始MS前伴星具有大半径，并反射它们从B型MS原色截取的大部分光（$Δ$ I $_{\rm refl}$ = 0.02-0.14等）。对于我们样本中的18个确定的MS + pre-MS食双星，我们测量了短轨道周期P = 3.0-8.5天，年轻的年龄$τ$ = 0.6-8百万年，和小的次级质量M $_2$ = 0.8-2.4 M $_{\odot}$（q = 0.07-0.36）。这些新生的食双星中的大多数仍然与恒星孕育区有关，例如，食最深的$Δ$ I $_1$ = 2.8等，最年轻的年龄$τ$ = 0.6 $\pm$ 0.4百万年的系统嵌入明亮的H II区30剑鱼座。在对选择效应进行校正后，我们发现（2.0 $\pm$ 0.6）%的B型MS星有短轨道周期P = 3.0-8.5天的伴星，极端质量比q = 0.06-0.25。这是$\approx$ 10倍以上，观…
2015-01-12 astro-ph.SR
The Green Bank North Celestial Cap Survey. VII. 12 New Pulsar Timing Solutions
本文给出了在绿岸北天帽（GBNCC）350 MHz脉冲星巡天中发现的12颗毫秒星的时间解，其中包括6颗毫秒星（MSP）、1颗双中子星（DNS）系统和1颗绕大质量白矮星伴星运行的脉冲星。这里介绍的定时解决方案包括350和820 MHz绿岸望远镜的初步确认和后续数据，以及一个专门的时间跨度为一年的活动。PSR J1122 $-$ 3546是一个孤立的MSP，PSR J1221 $-$ 0633和J1317 $-$ 0157是黑寡妇系统中的MSP，并定期出现日食，PSR J2022+2534和J2039 $-$ 3616是可以高精度计时的MSP，并已被包括在脉冲星计时阵列实验中，试图探测低-频率引力波。PSR J1221 $-$ 0633和J2039 $-$ 3616具有费米大面积望远镜$γ$射线对应物，并且还表现出显著的$γ$射线脉动。我们测量了这个样本中三个MSP的自行，并估计了它们的空间速度，这与其他MSP的空间速度相比是典型的。我们探测到PSR J1018 $-$ 1523的近星点推进，从而测量了双中子星系统$m_{\rm tot}=2.3\pm0.3$ M $_{\odot}$的总质量。数据跨度超过一年的长期脉冲星计时对于分类回收的脉冲星，进行详细的天体测量研究以及揭示发现后这些系统中的丰富信息至关重要。
2022-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
A model for redistributing heat over the surface of irradiated spider companions
蜘蛛脉冲星是一种二元系统，包含一颗高能毫秒脉冲星，它强烈辐射一颗近轨道低质量伴星。模拟其伴星的光学光变曲线对于研究双星的轨道特性至关重要，包括确定脉冲星质量，描述脉冲星风和恒星本身。我们的目标是推广传统的直接加热模型的照射，即能量沉积到恒星的信封脉冲星风是本地重新发射，通过引入热再分配通过扩散和对流的外部恒星信封。我们近似照射恒星的信封作为一个二维壳。这使我们能够提出一个有效的能量守恒方程，可以在减少计算成本解决。然后，我们在\texttt{Icarus}软件中实现该模型，并使用证据采样来确定PSR J2215+5135的红背伴星的光变曲线的最可能的对流和扩散定律。再分布效应集中在脉冲星辐射的终止线附近，可以产生明显的热点和冷点。在PSR J2215+5135测试的模型中，我们发现所有具有热再分布的模型都比对称直接加热更有可能。最佳拟合的再分布模型包括扩散和均匀旋转的包络。然而，我们警告说，所有的模型仍然存在严重的系统性影响，并且来自脉冲星定时，光谱和距离的先验知识是确定最准确的再分配定律的关键。我们提出了一个扩展的直接加热框架，允许探索各种热再分布效应。未来的工作是必要的，以确定相关的法律，从第一原则和经验使用互补的意见。
2020-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
The timescale of low-mass proto-helium white dwarf evolution
近年来，科学家们发现了大量的低质量（< 0.20 M_sun）氦白矮星（He WD）。其中大多数是围绕另一个WD或毫秒脉冲星（MSP）在一个紧密的双星系统;一些例子被发现显示脉动或有主序星伴星。目前对这种低质量He WD的理论建模与一些关键观测案例之间似乎存在差异，这表明它们的形成情景仍有待充分理解。在这里，我们调查的形成分离的原He WD在近轨道低质量X射线双星（LMXBs）。我们的主要重点是研究的热演化和收缩阶段对WD冷却轨道，并探讨如何这种演变取决于WD质量。然后将我们的计算结果与最近的观测数据进行比较。利用详细的恒星演化程序进行了数值计算，追踪了大量近轨道LMXB的质量转移相。随后，我们遵循了分离的低质量原He WD的演变，包括残余壳氢燃烧和不稳定的CNO燃烧引起的剧烈闪光的阶段。我们发现，罗氏瓣脱离之间的时间，直到低质量的原He WD到达WD冷却轨道是典型的Delta_t_proto = 0.5 - 2 Gyr，系统地依赖于WD的质量，因此，它的光度。对于质量为M2 ≤ 1.5 Msun的祖星，壳层闪光发生的最低WD质量为~0.21 Msun（对于质量为M2 = 1.6 Msun的祖星，壳层闪光发生的最低WD质量为~0.18 Msun）。低质量原He WD演化的长时间尺度可以解释一些最近的观测结果，包括一些MSP系统托管He WD同伴具有非常低的表面重力和高有效温度。我们…
2014-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
A $1.9\,M_{\odot}$ neutron star candidate in a 2-year orbit
本研究通过Gaia天体测量和视向速度后续观测发现系统Gaia NS1，其暗伴星质量约1.9倍太阳质量，大概率是大质量中子星，低偏心率支持孤立双星演化形成，对双星演化模型提出挑战。
2024-04-15 astro-ph.SR
