中子星-奇异星相变与特殊毫秒脉冲星系统的形成

Since the discovery of pulsars, their internal material compositions are not resolved , and the conjecture of strange star is still under debate. Recently, more and more observational samples concerning some special pulsars seriously challenge current binary-evolution theories. Taking the conjecture of accretion induced neutron star-strange star transition into consideration, this project focuses on the formation and evolution of some peculiar millisecond pulsars, mainly including: (1) study the formation channel of isolated millisecond pulsars based on phase transition induced binary disruption; (2) interpret the higher surface temperature of millisecond pulsars J2124-3358 and J0437-4715 based on the heat released during the transformation; (3) study the possible formation channel of redback pulsars based on phase transitinon induced orbit expanding. This project can not only advance the understanding of the binary evolution theories, but also provide some references for the study of the internal material composition of compact stars.

自脉冲星发现以来，其内部的物质组成问题一直悬而未决，奇异星的存在性也尚无定论。随着观测样本的增加，一些特殊脉冲星系统的发现对双星演化理论提出了严峻的挑战。本项目将系统研究中子星-奇异星相变过程对双星演化的影响，以期对一些特殊毫秒脉冲星系统的形成给出合理的解释。主要研究内容包括：（1）从相变导致双星系统瓦解展开研究，探索孤立毫秒脉冲星的形成机制；（2）通过讨论相变过程释放的潜热，解释毫秒脉冲星J2124-3358和J0437-4715较高的表面温度；（3）研究相变造成的双星轨道扩张，以讨论红背蜘蛛脉冲星系统的演化通道。本项目既可以加深对恒星和双星演化理论的理解,又可以为致密星内部物质组成的研究提供参考。

一方面，根据再循环理论，毫秒脉冲星起源于中子星低质量X射线双星系统的演化。因而，毫秒脉冲星一般处于近圆轨道双星系统之中。然而，观测发现银河系星场中存在一定比例（~20%）的孤立毫秒脉冲星和多个椭圆轨道毫秒脉冲星系统，对再循环理论提出了挑战。另一方面，脉冲星的内部物质组成问题一直悬而未决，有学者认为中子星和奇异星可能是脉冲星的两种存在状态；甚至，在一定条件下，中子星可能会相变为奇异星。. 本项目讨论了中子星-奇异星相变对双星轨道的影响。利用星族合成程序BPS模拟了双星演化过程，对银河系星场中孤立毫秒脉冲星的形成给出了一种新的解释。考虑相变发生在双星物质交流结束之后的情况，利用恒星演化程序MESA和BPS的子程序对椭圆轨道毫秒脉冲星系统J1946+3417的前身星演化进行了模拟。考虑到近年来引力波源观测的飞速发展，本项目利用MESA程序模拟了中子星与氦星组成的密近双星系统的演化。结果显示，该系统可以演化为双中子星引力波源。. 项目执行期间共发表SCI一区论文2篇，二区论文2篇；项目主持人在商丘师范学院开设了《大众天文学》公选课，并在中国科学院新疆天文台开设了研究生课程《X射线双星》，并引商丘师范学院多名学生到各高校和科研院所攻读天文方向的研究生；项目成员多次参加国内学术会议，并到不同高校和科研院所进行学术交流。