Theoretical Considerations on the Properties of Accreting Millisecond Pulsars
Notice bibliographique
Résumé
We examine a number of evolutionary scenarios for the recently discovered class of accretion-powered millisecond X-ray pulsars in ultracompact binaries, including XTE J0929-314 and XTE J1751-305. These systems have very short orbital periods of P orb = 43.6 and 42.4 minutes, respectively, and extremely small mass functions. We focus on a particular scenario that can naturally explain the present-day properties of these systems. This model invokes a donor star that was either very close to the main-sequence turnoff at the onset of mass transfer or had sufficient time to evolve during the mass-transfer phase. We have run a systematic set of binary evolution calculations with a wide range of initial conditions. We find that these two ultracompact binaries can best be fitted by models wherein the donors start to lose mass at orbital periods of ~15 hr. The orbital periods then decrease to a minimum value of ≲40 minutes and finally evolve back up to about 43 minutes. We present the results of our binary evolution calculations for these systems, including interior profiles for the donor stars. We find that the initial properties of the donor star and the exact mode of orbital angular momentum losses do not have to be individually fine-tuned in order to reproduce the observed properties. We also carry out an analysis based on the measured mass functions of XTE J0929-314 and XTE J1751-305 to establish formal probability distributions for the current donor masses, chemical compositions, and thermal bloating factors of these systems. These distributions are evaluated in the context of our binary evolution models. We conclude that the donor masses are likely to be in the range ~0.012-0.025 M ☉ and have radii of ~0.042-0.055 R ☉ . These radii are factors of ~1.1-1.3 times larger than the corresponding radii of zero-temperature stars of the same mass and chemical composition. According to the evolutionary scenario proposed in this paper, the interiors of the donors are largely composed of He, and the surface H abundances are almost certainly less than 10% (by mass). The orbital period derivative of these systems is very likely to be positive, i.e., orb / P orb > 0, with typical values in the range ~3 × 10 -10 to 2 × 10 -8 yr -1 . Long-term average values of the mass-transfer rate could be as high as ~10 -11 to 3 × 10 -10 M ☉ yr -1 but is more likely to be ~10 -11 M ☉ yr -1 . Our study supports the hypothesis that X-ray irradiation has had a minimal effect on enhancing the radius of the low-mass donor. We also show how, in the context of this same basic evolutionary scenario, we can model the properties of the SAX 1808.4-3658 binary millisecond X-ray pulsar ( P orb = 2 hr). Finally, we point out that if the proposed scenario to explain the ultracompact systems is correct, then these binaries truly link (as evolutionary cousins) systems that (1) evolve to become wide binary millisecond pulsars containing low-mass He dwarfs and (2) those ordinary low-mass X-ray binaries in which the H-rich donors are slowly reduced to planetary masses.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».