Résumé IA · arXiv: 2610.29838v1 · astro-ph.HE
PSR J0653+0443: An Eclipsing Millisecond Pulsar in an Extremely Eccentric Double Neutron Star System
L’essentiel
La découverte de PSR J0653+0443 révèle un système de deux étoiles à neutrons d’excentricité extrême, éclipsant et source de bouffées périodiques d’ondes gravitationnelles.
Question
Quelles sont les propriétés orbitales et relativistes de ce nouveau système binaire d’étoiles à neutrons, et que révèlent-elles sur sa formation et son évolution ? Les auteurs évaluent aussi sa rareté et son intérêt potentiel pour l’observation des ondes gravitationnelles.
Méthode
Les auteurs ont suivi le pulsar avec FAST de 2022 à 2025 et ajusté une solution de chronométrage en phase connectée à 342 temps d’arrivée sur une plage de MJD 59902 à 60804. Ils ont adapté les paramètres du modèle de chronométrage aux orbites très excentriques, analysé les effets relativistes et l’éclipse, puis modélisé la formation par évolution stellaire et synthèse de population, ainsi que l’émission gravitationnelle.
Résultats
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Résultat
Le système a une période orbitale de 79,084 jours et une excentricité de 0,99238692, la plus élevée rapportée pour un système binaire stellaire dans l’étude.
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We conducted a 2-hour tracking observation of PSR J0653+0443 covering the periastron passage (see zoomed part of Fig. 1), and precisely measured the orbital eccentricity ($e=0.99238692\pm 0.00000005$), the highest ever measured for stellar binary systems.
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Résultat
Une éclipse radio de 85 secondes près de la conjonction indique que l’orbite est presque vue par la tranche.
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We also detected an 85-second eclipse of the radio emission, occurring near $\theta=90^{\circ}-\omega=46^{\circ}$ (grey-shaded region in Fig. 2), when the pulsar, its companion, and the barycenter were aligned along the line of sight (Fig. 1).
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Résultat
La modulation temporelle attribuée à l’avancée du périastron dépendant de la phase orbitale varie de −2,91 à +2,49 ms.
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As demonstrated in Fig. 3D, $\Delta_{\rm RB,parv}$ varies in the range of $-2.91$ ms to +2.49 ms.
- Résultat Les simulations de population indiquent que les systèmes ayant une excentricité supérieure à 0,95 et une période de 50 à 110 jours représentent au plus environ 5 × 10⁻³ des systèmes DNS survivants avec un pulsar observable.
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Interprétation des auteurs
Les auteurs attribuent l’excentricité extrême à une forte impulsion reçue lors de l’effondrement du cœur de fer de la seconde supernova.
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Similar to other DNS systems, the extremely large orbital eccentricity of PSR J0653+0443 should arise from the birth kick imparted to the second-born neutron star Tauris et al. (2017) during iron-core collapse supernova (Fe CC-SN, see Method Sect. S6.2) Müller et al. (2019).
Limites
- Le paramètre de retard d’Einstein ne peut pas être mesuré directement avec les données actuelles, car il est fortement corrélé à un paramètre orbital.
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Currently, $\gamma$ can not be directly measured, we treated it as a fixed parameter when $\gamma$ is a parameter of the timing model (see Table S5).
- Les données ne permettent pas encore de détecter plusieurs autres paramètres relativistes post-képlériens.
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Besides the post-Keplerian parameter $\dot{\omega}$, $r$, $s$ and $\gamma$, other post-Keplerian parameters, including the orbital period derivative $\dot{P}_{\rm orb}$, the periodic relativistic corrections to the orbital motion $\delta_{\rm r}$ and $\delta_{\theta}$, and the two aberration parameters $A$ and $B$ Damour and Deruelle (1986), are currently too small to be detected and are therefore not yet required in the timing model.
- La détection des ondes gravitationnelles par LISA, Taiji et TianQin n’est pas attendue, car le signal calculé est inférieur à leurs niveaux de bruit.
Portée
Les auteurs présentent ce système comme un cas exceptionnel qui met à l’épreuve les modèles actuels de formation des binaires d’étoiles à neutrons et les scénarios d’effondrement de supernova. Ils le proposent aussi comme laboratoire pour étudier les ondes gravitationnelles de binaires très excentriques, potentiellement accessibles à des projets futurs tels que LISAmax.
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Mis à jour le 31 octobre 2026.
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