The Kick Velocities of Neutron Stars in Binary Systems
本研究利用 COMPAS 种群合成代码表明，虽然基于孤立脉冲星校准的标准初生踢（natal kicks）可以解释许多双中子星系统，但若要一致地重现高质量 X 射线双星和双中子星的观测特性，则需要一个包含在高质量双星中形成的中子星初生踢显著降低的模型。
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当一颗大质量恒星耗尽燃料时，它会坍缩并发生超新星爆发，留下一个被称为中子星的城市大小的超高密度物质球。这些爆炸很少是完全对称的。正如火箭通过向后喷射气体来推动自身前进一样，超新星不均匀的爆发可以给新生的中子星一个“踢”的力量，将其推向随机的方向，使其以每秒数百公里的速度在空间中疾驰。如果这种爆炸发生在恒星仍是双星系统中的一部分、正绕着伴星运行的过程中，这种突然的“踢”可以剧烈地改变这两颗恒星之间的舞蹈，拉伸它们的轨道，改变它们绕行一周所需的时间，甚至将它们彻底甩开。天文学家早已知道孤立的中子星会受到这些剧烈的踢击，但一个悬而未决的问题是，当恒星是双星系统的一部分时，规则是否会发生变化。伴星的存在是减轻了冲击，还是让踢击依然如此猛烈？
研究人员试图通过将不同类型双星系统中中子星的实际运动与计算机模拟的系统行为进行对比，来回答这个问题。他们观察了五组不同的中子星星对：由盖亚（Gaia）空间望远镜发现的宽间距双星、中子星从小型伴星那里摄取物质的系统、拥有白矮星伴星的星对，以及拥有大质量、快速旋转伴星的系统，还有双中子星星对。通过利用具有不同“踢击”强度假设的进行数千次模拟，他们试图找到最符合银河系中观测到的实际轨道和速度的模型。
研究人员发现，答案完全取决于中子星所配对的伴星类型。对于与低质量伴星配对的中子星，例如在盖亚调查中发现的或在拥有白矮星的系统中，数据符合这样一种图景：中子星受到了强力的踢击，其强度与孤立恒星受到的踢击相似。然而，为了解释盖亚宽间距星对的具体轨道形状，模拟还要求存在一种被称为“火箭踢”（rocket kick）的次级、较慢的推力，这种推力是在中子星随时间减速旋转的过程中发生的。这种强力的初始踢击与后期的火箭推力的结合，成功地重现了这些系统的观测路径。
与之形成鲜明对比的是，对于与大质量伴星配对或属于双中子星系统的中子星，情况则完全不同。这些星对观测到的轨道和速度无法用同样的强力踢击来解释。相反，数据强烈表明，当中子星在带有大质量伴星的双星系统中形成时，它接收到的踢击明显更轻微，移动速度小于每秒10公里。这种微小的推动几乎不足以扰乱轨道，使得这对星对能够保持靠近，并演化成许多双中子星系统中常见的紧凑、圆形的轨道。研究人员还注意到，这些系统中的大质量伴星很可能在恒星发生超新星爆发之前，就剥离了正在爆炸恒星的外层，这一过程可能是导致踢击力量如此剧烈下降的原因。
虽然该模型对大多数系统都适用，但在解释一些特定的异常值时却显得有些吃力。一些带有大质量伴星的中子星被发现处于高度椭圆的轨道上，模拟无法轻易重现这些轨道，这导致作者认为这些可能通过三体系统的复杂相互作用形成，而非简单的双星系统。同样，少数带有低质量伴星的中子星所处的路径表明它们起源于银河系主盘之外，暗示了不同的形成历史。尽管存在这些例外，这项研究提供了一个连贯的图景：中子星诞生的暴力程度并非固定不变的规则，而是一个变量，深受其伴侣的影响。诞生于孤独或伴有小型伙伴的中子星会得到一次重重的推搡，而那些诞生于大质量伙伴身边的中子星则只会得到一次温柔的轻点，这塑造了我们今天在银河系中所看到的多元化的双星星群。
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