从孤立双星形成毫秒脉冲星-黑洞的挑战
高能天体物理现象
2025-07-23 v1
摘要
包含毫秒脉冲星 (MSP) 和黑洞 (BH) 的双星系统是当前和即将开展的脉冲星巡天的关键观测目标。我们使用下一代双星星族合成代码 POSYDON，在太阳金属丰度下对孤立双星中此类系统的形成和演化进行建模。我们研究中子星 (NS) 先形成的 NS-BH 双星系统（标记为 NSBH），因为在这些系统中，NS 必须能够在 BH 形成之前自旋加速至 MSP 的自转周期。我们发现 NSBH 非常罕见，在我们的典型模型中，对于类银河系星系，其诞生率 < 1 Myr。NSBH 的诞生率比 BH 先形成的 NS-BH 系统（标记为 BHNS）的诞生率小 2-3 个数量级。这些速率对关于超新星 (SN) 残骸质量、原生踢和公共包层效率的模型假设也很敏感。我们发现 100% 的 NSBH 在第一次 SN 之前经历了质量比反转，且多达 64% 的 NSBH 在质量比反转发生后经历了双公共包层阶段。最重要的是，在我们的星族中，没有 NSBH 双星在第一次 SN 之后经历稳定或不稳定的质量转移阶段。这意味着不存在通过吸积实现脉冲星自旋加速的可能性，因此无法形成 MSP-BH 双星。因此，动力学环境和过程可能为此类 MSP-BH 双星提供唯一的形成通道。
引用
@article{arxiv.2412.15521,
title = {Challenges in Forming Millisecond Pulsar-Black Holes from Isolated Binaries},
author = {Camille Liotine and Vicky Kalogera and Jeff J. Andrews and Simone S. Bavera and Max Briel and Tassos Fragos and Seth Gossage and Konstantinos Kovlakas and Matthias U. Kruckow and Kyle A. Rocha and Philipp M. Srivastava and Meng Sun and Elizabeth Teng and Zepei Xing and Emmanouil Zapartas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.15521},
year = {2025}
}
备注
Submitted to ApJ, 16 pages, 6 figures, 1 table