Population synthesis of Be X-ray binaries in the Small Magellanic Cloud: Angular momentum recycling and stable mass transfer
Universität Heidelberg(海德堡大学);University of Cambridge(剑桥大学);University of Padova(帕多瓦大学);Gran Sasso Science Institute (GSSI)(格兰萨索科学研究所);INFN, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部);University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Universitat de Barcelona (UB)(巴塞罗那大学)
Be X射线双星(BeXRBs)是约束二体相互作用过程如质量转移、角动量传输和诞生踢的关键实验室。小麦哲云(SMC)拥有一个几乎完整且特征明确的BeXRB群体,为在低金属licity下测试这些物理过程提供了独特机会。我们旨在确定一组二体演化参数,使观测到的数目和轨道周期与光学亮度的联合分布得到再现。我们进行了广泛的二体群体合成模型网格分析,探讨了不同的质量转移效率、角动量传输方案和罗奇半径溢出稳定性标准。我们还考虑了诞生踢和脉冲星旋转磁场的自转效应的影响。使用基于似然的方法,将二体群体合成代码sevn生成的合成群体与观测数据进行统计比较,利用轨道周期和V波段亮度分布,以及系统总数的要求。我们发现,假设罗奇半径溢出质量转移始终稳定且当吸积体接近临界旋转时通过潮汐将角动量再循环回轨道的模型,最能匹配观测数据。我们最佳拟合模型倾向于低诞生踢(<100 km s⁻¹),中等质量转移效率(f_MT ≈ 0.6),接近临界旋转的Be阈值自转最小值,以及由于自转效应抑制脉冲星吸积的强烈抑制。具体而言,可观测群体对自转效应的处理非常敏感,这调节了宽轨道、低吸积率系统的X射线亮度。
英文摘要:
Be X-ray binaries (BeXRBs) are key laboratories to constrain binary interaction processes such as mass transfer, angular-momentum transport, and natal kicks. The Small Magellanic Cloud (SMC), hosting a nearly complete and well-characterized BeXRB population, offers a unique opportunity to test these physical processes at low metallicity. We aim to identify the combination of binary-evolution parameters that simultaneously reproduces the observed number and the joint distribution of orbital period and optical magnitude of SMC BeXRBs. We performed an extensive grid analysis of binary population-synthesis models exploring different mass transfer efficiencies, angular-momentum transport prescriptions and Roche-lobe overflow stability criteria. We also considered the impact of natal kicks, and that of the propeller effect of rotating magnetic fields of neutron stars. Synthetic populations obtained with the binary population synthesis code $\texttt{sevn}$ are statistically compared to observations using likelihood-based methods applied to the orbital period and $V$-band magnitude distributions, together with requirements on the total number of systems. We find that models in which mass transfer via Roche-lobe overflow is assumed to be always stable and angular momentum is recycled back into the orbit through tides when the accretor approaches critical rotation provide the best match to observations. Our best-fitting models favor low natal kicks ($\lesssim 100\ \rm km\ s^{-1}$), a moderate mass transfer efficiency ($f_{\rm MT} \simeq 0.6$), a minimum Be threshold spin close to critical rotation, and a strong suppression of accretion onto neutron stars due to the propeller effect. Specifically, the observable population is highly sensitive to the treatment of the propeller effect, which regulates the X-ray luminosity of wide, low-accretion-rate systems.
Be X-ray binaries in the SMC as indicators of mass transfer efficiency
Be X射线双星(BeXRB)是由快速旋转的Be星和从星周发射盘吸积的中子星伴星组成。我们比较观察到的人口的BeXRB在小麦哲伦云与模拟人口的BeXRB样系统产生的COMPAS人口合成代码。我们专注于显然更高的最小质量的Be星BeXRB比在人口大。假设BeXRB只经历了动态稳定的质量转移,它们的质量分布表明,中子星的前身至少有30%的质量是由B星伴星吸积的。我们预计这些结果将影响双紧凑对象合并人口的预测。模拟的BeXRB人口与小麦哲伦星云的恒星形成历史的卷积表明,BeXRB的过剩很可能是由这个星系的恒星形成爆发约20- 40百万年前。
Populations of evolved massive binary stars in the Small Magellanic Cloud II: Predictions from rapid binary evolution
Universität Bonn(波恩大学);Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn(波恩大学阿戈兰德尔天文研究所);Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所);Instituto de Astrofísica de Canarias(加那利天体物理研究所);Universidad de La Laguna(拉古纳大学);Université de Genève(日内瓦大学);Gravitational Wave Science Center (GWSC), Université de Genève(日内瓦大学引力波科学中心);Foundation for Research & Technology Hellas (FORTH)(希腊研究与技术基金会);Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所)
Hubble Space Telescope survey of Magellanic Cloud star clusters. Binaries, mass functions, blue stragglers, and structural parameters
Università Degli Studi di Padova(帕多瓦大学);Istituto Nazionale di Astrofisica - Osservatorio Astronomico di Padova(意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台);Australian National University(澳大利亚国立大学);NSF’s NOIRLab(美国国家科学基金会NOIR实验室)
VLT multi-object spectroscopy of 33 eclipsing binaries in the Small Magellanic Cloud. New distance and depth of the SMC, and a record-breaking apsidal motion
Photometric and Spectroscopic Studies of Massive Binaries in the Large Magellanic Cloud. I. Introduction and Orbits for Two Detached Systems: Evidence for a Mass Discrepancy?
A new sample of massive B-type contact binary candidates from the OGLE survey of the Magellanic Clouds
Instituto de Astrofísica de Canarias(加那利群岛天体物理研究所);Universidad de La Laguna(拉古纳大学);Columbia University(哥伦比亚大学);Lund University(隆德大学);Nicolaus Copernicus University(尼古拉·哥白尼大学);University of Arizona(亚利桑那大学);Argelander Institut für Astronomie(阿尔兰德天文学研究所);Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所)
Populations of evolved massive binary stars in the Small Magellanic Cloud I: Predictions from detailed evolution models
Universität Bonn(波恩大学);Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn(波恩大学阿尔兰德天体物理研究所);Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所);Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理学研究所);Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理学研究所);Tel Aviv University(特拉维夫大学)
Runaway OB Stars in the Small Magellanic Cloud: Dynamical Versus Supernova Ejections
逃逸的OB星通过两种机制从它们的母星团中弹射出来,这两种机制都涉及多颗恒星:动力学弹射情景(DES)和双星超新星情景(BSS)。我们约束的相对贡献,这两个弹射机制在小麦哲伦云(SMC)使用的数据为304场OB星的空间完整,失控和孤立的O型星光谱调查的SMC(RIOTS 4)。我们获得恒星质量和投影旋转速度$v_r\sin i $的样品使用RIOTS 4光谱,并使用横向速度$v_{\rm loc}$从$\it{Gaia}$ DR 2自行。运动学分析的群众,$v_r\sin i $,非紧凑型双星,高质量的X射线双星,和Oe/Be星在很大程度上支持DES和BSS人口的统计特性的预测。我们发现,动力学喷射占主导地位的超新星喷射的一个因素的$\sim 2-3$在SMC,我们的研究结果表明,DES逃逸和二进制喷射的频率很高。被视为BSS失控的对象还包括由SN踢重新加速的二进制文件的两步喷射。我们发现,两步离家出走可能占主导地位的BSS失控人口。我们的研究结果进一步表明,任何贡献,从$\it{in-situ}$领域OB星的形成是小的。最后,我们的数据强烈支持后质量转移模型的起源经典的Oe/Be星,提供了一个简单的解释双峰的$v_r\sin i $分布和高,近临界,Oe/Be旋转速度。Oe/Be星与BSS预测的密切对应意味着发射线盘是长寿命的。
The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. X. Enigmatic Class of Double Periodic Variables in the Large Magellanic Cloud
2dF-AAOmega spectroscopy of massive stars in the Magellanic Clouds: The north-eastern region of the Large Magellanic Cloud
我们目前的光谱分类从光学光谱的263个大质量恒星在东北地区的大麦云云。观测到的2度场包括巨大的剑鱼座30恒星形成区,SN 1987 A的周围地区,以及剑鱼座30以南的一些恒星形成复合体。这是大多数恒星(203颗)的第一次分类,包括11颗双线分光双星。该样品还包括早期OC型光谱的第一个例子(AAOmega 30 Dor 248和280),其氮光谱的弱点和C IV 4658发射区分。我们建议,这些恒星有相对未加工的CNO丰度相比,形态正常的O型恒星,指示一个较早的演化阶段。通过对连续两个晚上观测结果的分析,我们对233颗恒星的径向速度进行了估计,发现了一个明显的单线双星和9个(> 3 sigma)与系统速度相比的异常值;后者可能是逃逸星或大振幅双星系统,需要进一步的光谱学来研究它们的性质。