球状星团中的毫秒脉冲星与黑洞

已在球状星团（GCs）中观测到上百颗毫秒射电脉冲星（MSPs），这推动了通过恒星演化与恒星动力学耦合来研究这些源的形成与演化的理论工作。在此，我们利用现实的 $N$ 体模拟与 Cluster Monte Carlo 代码研究 GCs 中的 MSPs。我们表明，在电子俘获超新星（包括白矮星吸积诱导与并合诱导坍缩）中形成的中子星（NSs）可通过质量转移被加速自转从而形成 MSPs。NS 的形成与通过吸积的加速自转都通过动力学相互作用过程大大增强。我们发现，当前质量为 $\approx 2 \times 10^5\,M_\odot$ 的普通 GCs 模型可产生多达 $10-20$ 颗 MSPs，而质量 $\approx 10^6\,M_\odot$ 的极高质量 GC 模型可产生接近 $100$ 颗。我们表明，MSPs 的数量与宿主星团中保留的恒星级黑洞（BHs）总数呈反相关。径向分布也受影响：在保留 BH 数量较少的宿主星团中，MSPs 更向中心聚集。因此，GC 中 MSPs 的数量可用于限制其 BH 族群。我们模型中 MSP 系统的某些内禀性质（如磁场与自转周期）与观测总体吻合良好，而其他性质（如双星伴星类型分布）则吻合较差，我们讨论了造成此类差异的可能原因。有趣的是，我们的模型还展示了在 GCs 中动力学形成 NS--NS 与 NS--BH 双星的可能性，尽管预言的数量非常少。