Published March 26, 2024 | Version v1
Publication Open

A targeted radio pulsar survey of redback candidates with MeerKAT

Creators

  • 1. University of Manchester
  • 2. National Astronomical Research Institute of Thailand
  • 3. Max Planck Institute for Gravitational Physics
  • 4. Leibniz University Hannover
  • 5. Osservatorio Astronomico di Cagliari
  • 6. Max Planck Institute for Radio Astronomy
  • 7. National Radio Astronomy Observatory
  • 8. South African Radio Astronomy Observatory
  • 9. Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique
  • 10. Centre National de la Recherche Scientifique
  • 11. Université Paris Sciences et Lettres
  • 12. Université d'Orléans
  • 13. University of Wisconsin–Milwaukee

Description

Abstract Redbacks are millisecond pulsar binaries with low mass, irradiated companions. These systems have a rich phenomenology that can be used to probe binary evolution models, pulsar wind physics, and the neutron star mass distribution. A number of high-confidence redback candidates have been identified through searches for variable optical and X-ray sources within the localisation regions of unidentified but pulsar-like Fermi-LAT gamma-ray sources. However, these candidates remain unconfirmed until pulsations are detected. As part of the TRAPUM project, we searched for radio pulsations from six of these redback candidates with MeerKAT. We discovered three new radio millisecond pulsars, PSRs J0838−2527, J0955−3947 and J2333−5526, confirming their redback nature. PSR J0838−2827 remained undetected for two years after our discovery despite repeated observations, likely due to evaporated material absorbing the radio emission for long periods of time. While, to our knowledge, this system has not undergone a transition to an accreting state, the disappearance, likely caused by extreme eclipses, illustrates the transient nature of spider pulsars and the heavy selection bias in uncovering their radio population. Radio timing enabled the detection of gamma-ray pulsations from all three pulsars, from which we obtained 15-year timing solutions. All of these sources exhibit complex orbital period variations consistent with gravitational quadrupole moment variations in the companion stars. These timing solutions also constrain the binary mass ratios, allowing us to narrow down the pulsar masses. We find that PSR J2333−5526 may have a neutron star mass in excess of 2 M⊙.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

Redbacks هي ثنائيات من النجوم النابضة المللي ثانية ذات كتلة منخفضة ومرافقة مشعة. تحتوي هذه الأنظمة على ظواهر غنية يمكن استخدامها لاستكشاف نماذج التطور الثنائية، وفيزياء الرياح النابضة، وتوزيع كتلة النجوم النيوترونية. تم تحديد عدد من مرشحي الارتداد الأحمر عالي الثقة من خلال عمليات البحث عن مصادر بصرية وأشعة سينية متغيرة داخل مناطق التوطين لمصادر أشعة جاما Fermi - LAT غير المحددة ولكن الشبيهة بالنجوم النابضة. ومع ذلك، يظل هؤلاء المرشحون غير مؤكدين حتى يتم اكتشاف النبضات. كجزء من مشروع ترابوم، بحثنا عن نبضات الراديو من ستة من هؤلاء المرشحين ريدباك مع ميركات. اكتشفنا ثلاثة نجوم نابضة راديوية جديدة، PSRs J0838 −2527 و J0955−3947 و J2333−5526، مما يؤكد طبيعتها الحمراء. بقي PSRJ0838 −2827 غير مكتشف لمدة عامين بعد اكتشافنا على الرغم من الملاحظات المتكررة، ويرجع ذلك على الأرجح إلى تبخر المواد التي تمتص الانبعاثات الراديوية لفترات طويلة من الزمن. في حين أن هذا النظام، على حد علمنا، لم يمر بمرحلة انتقالية إلى حالة تراكم، فإن الاختفاء، الذي من المحتمل أن يكون ناجماً عن الكسوف الشديد، يوضح الطبيعة العابرة للنجوم النابضة العنكبوتية والتحيز الشديد في الاختيار في الكشف عن مجموعتها الراديوية. مكّن توقيت الراديو من اكتشاف نبضات أشعة غاما من جميع النجوم النابضة الثلاثة، والتي حصلنا منها على حلول توقيت مدتها 15 عامًا. تُظهر كل هذه المصادر اختلافات معقدة في الفترة المدارية تتفق مع اختلافات عزم الجاذبية الرباعية في النجوم المصاحبة. تعمل حلول التوقيت هذه أيضًا على تقييد نسب الكتلة الثنائية، مما يسمح لنا بتضييق كتل النجوم النابضة. نجد أن PSR J2333−5526 قد يكون له كتلة نجم نيوتروني تزيد عن 2 م.

Translated Description (French)

Les Redbacks abstraits sont des binaires pulsar millisecondes avec des compagnons irradiés de faible masse. Ces systèmes ont une phénoménologie riche qui peut être utilisée pour sonder les modèles d'évolution binaires, la physique du vent pulsar et la distribution de la masse des étoiles à neutrons. Un certain nombre de candidats redback à haute confiance ont été identifiés grâce à des recherches de sources optiques et de rayons X variables dans les régions de localisation de sources de rayons gamma Fermi-LAT non identifiées mais de type pulsar. Cependant, ces candidats restent non confirmés jusqu'à ce que des pulsations soient détectées. Dans le cadre du projet TRAPUM, nous avons recherché les pulsations radio de six de ces candidats redback avec MeerKAT. Nous avons découvert trois nouveaux pulsars radio millisecondes, PSRSJ0838 −2527, J0955−3947 et J2333−5526, confirmant leur nature redback. PSR J0838−2827 est resté non détecté pendant deux ans après notre découverte malgré des observations répétées, probablement en raison de la matière évaporée absorbant l'émission radio pendant de longues périodes de temps. Si, à notre connaissance, ce système n'a pas connu de transition vers un état d'accrétion, la disparition, probablement causée par des éclipses extrêmes, illustre la nature transitoire des pulsars araignées et le fort biais de sélection dans la découverte de leur population radio. La synchronisation radio a permis de détecter les pulsations de rayons gamma des trois pulsars, à partir desquels nous avons obtenu des solutions de synchronisation sur 15 ans. Toutes ces sources présentent des variations de période orbitale complexes compatibles avec les variations de moment quadripolaire gravitationnel dans les étoiles compagnes. Ces solutions de temporisation contraignent également les rapports de masse binaires, ce qui nous permet de réduire les masses des pulsars. Nous trouvons que PSR J2333−5526 peut avoir une masse d'étoiles à neutrons supérieure à 2 M ≃.

Translated Description (Spanish)

Los Redbacks abstractos son binarios de púlsares de milisegundos con compañeros irradiados de baja masa. Estos sistemas tienen una rica fenomenología que se puede utilizar para investigar modelos de evolución binaria, la física del viento de los púlsares y la distribución de la masa de las estrellas de neutrones. Se han identificado varios candidatos a redback de alta confianza a través de búsquedas de fuentes ópticas y de rayos X variables dentro de las regiones de localización de fuentes de rayos gamma Fermi-LAT no identificadas pero similares a púlsares. Sin embargo, estos candidatos permanecen sin confirmar hasta que se detectan pulsaciones. Como parte del proyecto TRAPUM, buscamos pulsaciones de radio de seis de estos candidatos a redback con MeerKAT. Descubrimos tres nuevos púlsares de radio de milisegundos, PSR J0838−2527, J0955−3947 y J2333 −5526, lo que confirma su naturaleza de redback. PSR J0838−2827 permaneció sin ser detectado durante dos años después de nuestro descubrimiento a pesar de las repetidas observaciones, probablemente debido a que el material evaporado absorbió la emisión de radio durante largos períodos de tiempo. Si bien, hasta donde sabemos, este sistema no ha experimentado una transición a un estado de acreción, la desaparición, probablemente causada por eclipses extremos, ilustra la naturaleza transitoria de los púlsares araña y el fuerte sesgo de selección para descubrir su población de radio. La temporización por radio permitió la detección de pulsaciones de rayos gamma de los tres púlsares, de los cuales obtuvimos soluciones de temporización de 15 años. Todas estas fuentes exhiben variaciones complejas del período orbital consistentes con las variaciones del momento cuadrupolar gravitacional en las estrellas compañeras. Estas soluciones de temporización también restringen las relaciones de masa binaria, lo que nos permite reducir las masas de los púlsares. Encontramos que PSR J2333 −5526 puede tener una masa de estrella de neutrones de más de 2 M °.

Files

stae787.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مسح راديوي مستهدف بالنجوم النابضة لمرشحي ردباك مع ميركات
Translated title (French)
Une enquête radio pulsar ciblée sur les candidats redback avec MeerKAT
Translated title (Spanish)
Una encuesta de púlsar de radio dirigida a candidatos de redback con MeerKAT

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4393220498
DOI
10.1093/mnras/stae787

Is supplement to
https://openalex.org/W4321479465 (Other)
https://openalex.org/W4231013067 (Other)
https://openalex.org/W3202219479 (Other)
https://openalex.org/W3009942009 (Other)
https://openalex.org/W2328415859 (Other)
https://openalex.org/W2181160393 (Other)
https://openalex.org/W2175193925 (Other)
https://openalex.org/W2021056450 (Other)
https://openalex.org/W1997152486 (Other)
https://openalex.org/W1990650670 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand