Des chercheurs expliquent la formation de pulsars millisecondes avec de longues périodes orbitales

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Wang Bo des observatoires du Yunnan de l’Académie chinoise des sciences a expliqué la formation de pulsars millisecondes (MSP) avec de longues périodes orbitales par l’effondrement induit par l’accrétion des naines blanches.

Ce travail a été publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

On pense généralement que les systèmes d’étoiles à neutrons (NS) se forment de trois manières : les supernovae à effondrement du cœur des étoiles massives, les supernovae à capture d’électrons des étoiles de masse intermédiaire et l’effondrement induit par l’accrétion (AIC) des naines blanches massives (WD).

Dans le processus AIC, les WD oxygène-néon (ONe) s’effondrent en étoiles à neutrons via des réactions de capture d’électrons. Les événements AIC devraient être les transitoires optiques faibles et de courte durée les plus probables, et une petite masse d’éjecta est attendue pendant l’effondrement.

Le processus AIC peut conduire à la formation de NS nouveau-nés avec de petits coups de pied, et peut donc être utilisé pour reproduire des NS manifestement jeunes dans certains amas globulaires. Ces jeunes NS ne peuvent pas être produits par le canal classique des supernovas à effondrement de cœur.

Pendant ce temps, le processus AIC peut aider à expliquer l’écart observé entre le taux élevé de pulsars millisecondes (MSP) et le faible taux de leurs systèmes progéniteurs (c’est-à-dire les binaires à rayons X de faible masse ou LMXB) dans la Galaxie.

Un ONe WD qui accrète le matériau riche en H d’une étoile géante rouge (RG) peut subir le processus AIC, produisant éventuellement des MSP, connus sous le nom de canal donneur RG. Il est à noter que de plus en plus de MSP avec des orbites larges de plus de 500 jours (>500 j) ont été détectés par des observations récentes, mais leur origine est encore très incertaine.

Dans cette étude, les chercheurs ont exploré la formation de MSP binaires via le canal des donneurs RG en utilisant systématiquement une prescription de transfert de masse intégrée pour les donneurs RG. Ils ont découvert que le canal donneur RG pouvait former des MSP binaires avec des périodes orbitales allant de 50 j à 1200 j, dans lesquelles les masses finales NS étaient comprises entre ~ 1,26 et 1,55 Msun et les masses des compagnons WD étaient de l’ordre de 0.30–0.55Msun.

Ils ont également constaté que les MSP formés via le canal donneur RG suivaient la corrélation entre la masse compagne et la période orbitale, et qu’il existait une anti-corrélation entre la masse NS finale et la période orbitale finale. Les systèmes pré-AIC avec donneurs RG apparaîtraient comme des symbiotiques dans les observations, tandis que les systèmes post-AIC pourraient être identifiés comme des LMXB, évoluant finalement vers de jeunes MSP avec de larges orbites (> 50d).

« Le canal donneur RG fournit un moyen viable de tenir compte des MSP observés avec de longues périodes orbitales. Des études plus théoriques et observationnelles sur les MSP avec de larges séparations seraient utiles pour notre compréhension de ce type de systèmes de pulsars », a déclaré le professeur Wang.