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模拟 Gaia 中中子星-主序星双星系统的演化:从离心轨道到毫秒脉冲星-白矿星

太阳与恒星天体物理 2026-02-25 v1 高能天体物理现象

摘要

我们使用二进制演化模型对 21 个 Gaia 中子星 (NS)-主序星双星系统进行演化模拟,其轨道周期 Porb200P_{\mathrm{orb}}\sim200--10001000 天,偏心率 e0.2e\gtrsim0.2。我们考察了离心质量转移模型,以及假设事先圆化的模型。所有系统最终均演化为 NS-白矿星 (WD) 双星,但不同的转移模式导致结果不同。在离心转移情况下,双星被推向更大的 ee,形成 e0.6e\gtrsim0.6Porb1000P_{\rm orb}\sim1000-40004000 天的轨道。圆点喷发短暂 (106\lesssim10^6 年),仅转移少量 10210^{-2} M_\odot,并产生轻微再循环的脉冲星 (Pspin50P_{\mathrm{spin}}\gtrsim50 ms),伴随低质量 He WD。人为圆化的转移给出 Porb200P_{\rm orb}\sim200-20002000 天,持续约 10710^7 年,使 NS 吸积约 0.10.1 M_\odot,形成完全再循环的 MSP (PspinP_{\mathrm{spin}}\sim few-30 ms),并伴随 CO WD。允许超欧伦加积至 100×100\times 规范速率,即使是离心系统也能成为高效 MSP 生成器,但扭矩耦合仍有不确定性。我们采用自适应、场依赖的磁场衰减时间尺度,发现 MSP 可在 Gyr 时间尺度保持射电活性。进行稳定质量转移的 Gaia 系统保持较大的轨道,无法匹配银河 MSP-WD population,其中大多数近圆系统的 Porb100P_{\rm orb}\lesssim100 天。不同质量比和初始配置的双星——可能导致不稳定质量转移——是 reproducing 观察到的 MSP-WD 分布所必需的。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.16201,
  title  = {Modelling the Future of Gaia Neutron Star-Main Sequence Binaries: From Eccentric Orbits to Millisecond Pulsar-White Dwarfs},
  author = {Debatri Chattopadhyay and Kyle A. Rocha and Seth Gossage and Vicky Kalogera and Kareem El-Badry and Alexander Tchekhovskoy},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.16201},
  year   = {2026}
}

备注

to be submitted to ApJ