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致密天体双星中质量依赖的奇特速度证据:迈向对诞生踢的更好约束

高能天体物理现象 2023-08-02 v1

摘要

我们编制了一份低质量与高质量 X 射线双星、若干近期报道的可能宿主中子星(NS)或黑洞(BH)的双星、以及具有测得系统径向速度(γ\gamma)的双脉冲星(一颗脉冲星与一颗非简并伴星)的星表。利用 Gaia 与射电自行连同 γ\gamma,我们积分其银河系轨道并推断其超新星后(Post-SN)三维奇特速度(银河系平面穿越处 vpecz=0v_\mathrm{pec}^{z=0});这些速度带有致密天体诞生时所受诞生踢的印记。样本总计 85 个天体,我们对 vpecz=0v_\mathrm{pec}^{z=0} 的整体分布建模,发现一个双分量麦克斯韦分布,具有低(σv21km s1\sigma_v \approx 21\,\mathrm{km~s^{-1}})与高速度(σv107km s1\sigma_v \approx 107\,\mathrm{km~s^{-1}})分量。对双星子群分布的进一步比较表明,宿主大质量施主星/发光伴星的双星大多具有 vpecz=0100km s1v_\mathrm{pec}^{z=0}\lesssim 100\,\mathrm{km~s^{-1}},而具有低质量伴星的双星展现更宽的分布,可延伸至 400km s1\sim 400\,\mathrm{km~s^{-1}}。我们还发现 vpecz=0v_\mathrm{pec}^{z=0} 与双星总质量(MtotM_\mathrm{tot})及轨道周期(PorbP_\mathrm{orb})的显著反相关,置信度超过 99%。具体而言,我们的拟合给出 vpecz=0Mtot0.5v_\mathrm{pec}^{z=0}\propto M_\mathrm{tot}^{-0.5}vpecz=0Porb0.2v_\mathrm{pec}^{z=0}\propto P_\mathrm{orb}^{-0.2}。我们就在运动学语境下及相关偏置可能对这些相关的解释进行了讨论。该样本应能支撑一系列关于致密天体双星运动学与演化的后续研究。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.06430,
  title  = {Evidence for mass-dependent peculiar velocities in compact object binaries: Towards better constraints on natal kicks},
  author = {Yue Zhao and Poshak Gandhi and Cordelia Dashwood Brown and Christian Knigge and Phil A. Charles and Thomas J. Maccarone and Pornisara Nuchvanichakul},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06430},
  year   = {2023}
}

备注

26 pages, 14 figures, 8 tables, resubmitted to MNRAS after first revision