孤立毫秒脉冲星的起源

The origin of isolated millisecond pulsars (IMSPs) is still open problem. It is possible to form an IMSPs by dynamical mass transfer in triple stars, 'disrupted recycled pulsar', relative wind from neutron star evaporating its companion, and the merger of neutron star and massive white dwarf. However, the contribution of the first two channels to the total IMSPs' population is too small, and the timescale used in the third channel is longer than the Hubble time. We analyze the observed data of subluminous type I supernova (such as SN 2005E) or long Gamma-ray bursts without accompanying supernova (such as GRB 060614), and find out the samples which are related to the merger in the forth channel. According to the observational data of IMSPs, we investigate the possibility of the merger forming IMSP. The most importantly, by analyzing the data of X-ray MSPs and binary radio MSPs (See Fig. 2), we consider that IMSPs likely originate from ultra-compact X-ray MSPs. In these binaries, the companions of MSPs have extremely low mass (about 0.01 solar mass). These extremely low mass stars have been irradiated by X-ray from accreting neutron stars for billion years. Their temperature and degeneracy change so that their radii increase, which may result in dynamical mass transfer and form IMSPs.

孤立毫秒脉冲星（IMSP）的起源是天文学中的未解之谜。三星系统动力学质量转移、'被破坏的再循环脉冲星'、起源于中子星的相对论星风蒸发伴星及中子星与大质量白矮星的并合都可能形成IMSP。然而，研究表明前两种形成通道对整个IMSP星族的贡献非常小，而第三种形成通道所需的时标大于Hubble时间。本项目将分析IMSP的相关观测数据，讨论中子星与大质量白矮星并合发生暗的I型超新星（类似SN 2005E）爆发和无超新星爆发伴随的长伽玛射线暴（类似GRB 060614）而形成IMSP的观测证据。最重要的是，本项目分析了现有X-射线和射电毫秒脉冲双星的相关观测数据（见正文图2），发现IMSP也很可能起源于超紧X-射线毫秒脉冲星。这些系统的中子星伴星有着极低质量（大约0.01太阳质量）。本项目将研究这些极低质量恒星长期在X-射线照射下发生动力学质量转移，从而形成IMSP的可能性。

本项目研究了孤立毫秒脉冲星的起源。研究成果加深了人们对孤立毫秒脉冲星的认识，对孤立毫秒脉冲星的观测具有一定指导意义，对发展和完善恒星结构与演化理论以及双星的相互作用具有积极意义。.本项目分析了孤立毫秒脉冲星、X射线毫秒脉冲星和射电毫秒脉冲星的相关观测数据，研究了超紧X射线双星系统中极低质量恒星在X射线照射下发生的动力学质量转移，否定了超紧X射线双星是孤立毫秒脉冲星的起源。尽管超紧X射线双星持久源的轨道周期短，这导致高的辐射通量，然而照射对这类持久源的演化几乎没有影响。这主要是因为持久源的超紧X射线双星中白矮星的质量较大，因而照射深度很小。在超紧X射线双星暂现源爆发期间，照射对双星的影响非常显著。.我们利用星族合成的方法研究了由中子星和白矮星并合而产生的孤立毫秒脉冲星。结果表明，孤立毫秒脉冲星在银河系的诞生率在5.8×10^−5~2.0×10^−4 yr^−1之间，这取决于双星通过洛希瓣物质转移的稳定性和踢速度大小等关键变量。我们估计出孤立毫秒脉冲星的质量在1.5M_⊙到2.0 M_⊙，这表明它们比其他正常脉冲星质量更大。在我们的模拟中，大多数孤立毫秒脉冲星的自转周期都在几毫秒到20毫秒之间，这与观测结果是一致的。.在本项目资助下，项目组成员发表了14篇SCI收录论文。我们主办了三次新疆大学---国家天文台联合天体物理中心学术年会，主办了引力与致密天体研讨会，共同主办了中国天文学会2017年学术年会和2018年QTT科学与技术研讨会。培养毕业11名硕士研究生，正在培养21名硕士研究生。归因于本项目的资助，新疆大学的天文学研究有了长足的进步，我们荣获了新疆维吾尔自治区科学技术进步一等奖1项、新疆维吾尔自治区自然科学优秀论文奖1项。