Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wang Bo von den Yunnan Observatories der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat die Entstehung von Millisekundenpulsaren (MSPs) mit langen Umlaufzeiten durch Akkretions-induzierten Kollaps von Weißen Zwergen erklärt.
Diese Arbeit wurde veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Es wird allgemein angenommen, dass Neutronensternsysteme (NS) auf drei Wegen entstehen: Kernkollaps-Supernovae massereicher Sterne, Elektroneneinfang-Supernovae mittelschwerer Sterne und akkretionsinduzierter Kollaps (AIC) massereicher Weißer Zwerge (WDs).
Beim AIC-Prozess kollabieren Sauerstoff-Neon (ONe)-WDs durch Elektroneneinfangreaktionen zu Neutronensternen. Es wird vorhergesagt, dass AIC-Ereignisse die wahrscheinlichsten kurzlebigen und schwachen optischen Transienten sind, und während des Kollapses wird eine kleine Auswurfmasse erwartet.
Der AIC-Prozess kann mit kleinen Kicks zur Bildung neugeborener NSs führen und kann daher verwendet werden, um offensichtlich junge NSs in einigen Kugelsternhaufen zu reproduzieren. Diese jungen NSs können nicht durch den klassischen Kernkollaps-Supernova-Kanal produziert werden.
In der Zwischenzeit könnte der AIC-Prozess helfen, die beobachtete Diskrepanz zwischen der großen Rate von Millisekundenpulsaren (MSPs) und der geringen Rate ihrer Vorläufersysteme (dh massearmen Röntgendoppelsternen oder LMXBs) in der Galaxie zu erklären.
Ein ONE WD, der H-reiches Material von einem Roten-Riesen-Stern (RG) akkretiert, kann den AIC-Prozess durchlaufen und schließlich MSPs produzieren, die als RG-Donorkanal bekannt sind. Es ist erwähnenswert, dass durch neuere Beobachtungen immer mehr MSPs mit weiten Umlaufbahnen von mehr als 500 Tagen (> 500 d) entdeckt wurden, aber ihre Herkunft ist immer noch höchst ungewiss.
In dieser Studie untersuchten die Forscher die Bildung von binären MSPs durch den RG-Spenderkanal systematisch unter Verwendung eines integrierten Massentransferrezepts für RG-Spender. Sie fanden heraus, dass der RG-Donorkanal binäre MSPs mit Umlaufzeiten von 50 d bis 1200 d bilden konnte, in denen die endgültigen NS-Massen im Bereich von ~ 1,26–1,55 Msun und die Massen der WD-Begleiter im Bereich von lagen 0,30–0,55 Msonne.
Sie fanden auch heraus, dass die durch den RG-Spenderkanal gebildeten MSPs der Korrelation zwischen der Begleitmasse und der Umlaufzeit folgten und dass es eine Antikorrelation zwischen der endgültigen NS-Masse und der endgültigen Umlaufzeit gab. Die Prä-AIC-Systeme mit RG-Spendern würden sich in den Beobachtungen als Symbionten zeigen, während die Post-AIC-Systeme als LMXBs identifiziert werden könnten, die sich schließlich zu jungen MSPs mit weiten Umlaufbahnen (> 50d) entwickeln.
„Der RG-Donorkanal bietet eine praktikable Möglichkeit, die beobachteten MSPs mit langen Umlaufzeiten zu erklären. Weitere theoretische und beobachtende Studien zu MSPs mit großen Abständen wären für unser Verständnis dieser Art von Pulsarsystemen hilfreich“, sagte Prof. Wang.
Bo Wang et al, Bildung von Millisekundenpulsaren mit langen Umlaufzeiten durch akkretionsinduzierten Kollaps von Weißen Zwergen, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac114