Neutron star mass estimates from gamma-ray eclipses in spider millisecond pulsar binaries - Observatoire de Paris Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Astron. Année : 2023

Neutron star mass estimates from gamma-ray eclipses in spider millisecond pulsar binaries

B. Bhattacharyya
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W. Chen
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J. Deneva
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V.S. Dhillon
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M.R. Kennedy
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M. Kramer
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A.G. Lyne
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D. Mata Sánchez
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L. Nieder
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C. Phillips
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S.M. Ransom
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P.S. Ray
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M.S.E. Roberts
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J. Roy
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D.A. Smith
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R. Spiewak
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B.W. Stappers
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S. Tabassum
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G. Voisin
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Résumé

Reliable neutron star mass measurements are key to determining the equation-of-state of cold nuclear matter, but these are rare. "Black Widows" and "Redbacks" are compact binaries consisting of millisecond pulsars and semi-degenerate companion stars. Spectroscopy of the optically bright companions can determine their radial velocities, providing inclination-dependent pulsar mass estimates. While inclinations can be inferred from subtle features in optical light curves, such estimates may be systematically biased due to incomplete heating models and poorly-understood variability. Using data from the Fermi Large Area Telescope, we have searched for gamma-ray eclipses from 49 spider systems, discovering significant eclipses in 7 systems, including the prototypical black widow PSR B1957$+$20. Gamma-ray eclipses require direct occultation of the pulsar by the companion, and so the detection, or significant exclusion, of a gamma-ray eclipse strictly limits the binary inclination angle, providing new robust, model-independent pulsar mass constraints. For PSR B1957$+$20, the eclipse implies a much lighter pulsar ($M_{\rm psr} = 1.81 \pm 0.07\,M_{\odot}$) than inferred from optical light curve modelling.
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hal-03960032 , version 1 (28-01-2023)

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Citer

C.J. Clark, M. Kerr, E.D. Barr, B. Bhattacharyya, R.P. Breton, et al.. Neutron star mass estimates from gamma-ray eclipses in spider millisecond pulsar binaries. Nature Astron., 2023, 7 (4), pp.451-462. ⟨10.1038/s41550-022-01874-x⟩. ⟨hal-03960032⟩
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