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Title: GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object
Award ID(s):
1806990 1912632 1726215 1707835 1909534 1807069 1912649 1708146 1836779 1716394 1807046 1806962 1806461 1912648 1653374 1626190 1912630 1809572 1912598 1700765 1841475 1841480 1828187 1912578 1912081 1921006 1806824 1912604 1806839 1806577 1307545
PAR ID:
10167257
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The Astrophysical Journal
Volume:
896
Issue:
2
ISSN:
2041-8213
Page Range / eLocation ID:
L44
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. We report discovery and characterization of a main-sequence G star orbiting a dark object with mass1.90±0.04M. The system was discovered via Gaia astrometry and has an orbital period of 731 days. We obtained multi-epoch RV follow-up over a period of 639 days, allowing us to refine the Gaia orbital solution and precisely constrain the masses of both components. The luminous star is a12,Gyr-old, low-metallicity halo star near the main-sequence turnoff (,K; ; ;M0.79M) with a highly enhanced lithium abundance. The RV mass function sets a minimum companion mass for an edge-on orbit ofM2>1.67M, well above the Chandrasekhar limit. The Gaia inclination constraint,i=68.7±1.4,deg, then implies a companion mass ofM2=1.90±0.04M. The companion is most likely a massive neutron star: the only viable alternative is two massive white dwarfs in a close binary, but this scenario is disfavored on evolutionary grounds. The system’s low eccentricity (e=0.122±0.002) disfavors dynamical formation channels and implies that the neutron star likely formed with little mass loss (1M) and with a weak natal kick (). Stronger kicks with more mass loss are not fully ruled out but would imply that a larger population of similar systems with higher eccentricities should exist. The current orbit is too small to have accommodated the neutron star progenitor as a red supergiant or super-AGB star. The simplest formation scenario – isolated binary evolution – requires the system to have survived unstable mass transfer and common envelope evolution with a donor-to-accretor mass ratio>10. The system, which we call Gaia NS1, is likely a progenitor of symbiotic X-ray binaries and long-period millisecond pulsars. Its discovery challenges binary evolution models and bodes well for Gaia’s census of compact objects in wide binaries.

     
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  2. Abstract

    Stellar radius measurements from eclipsing binaries are typically ∼5% larger than standard stellar models predict. This disagreement means we are unable to derive reliable model-dependent radii, which impact stellar and exoplanet characterization. Using light curves from the TESS satellite and high-resolution, near-infrared spectra from IGRINS, we determine the masses and radii of a main sequence eclipsing binary, V1177 Cen (TIC 3099339). We detrend the light curve using a Gaussian process and derive radial velocities using spectral-line broadening functions, fitting both jointly in an MCMC framework. We find that both stars are near 1Mwith radii 6%–9% larger than the Sun. Based on the absence of Lithium in optical spectra, the inflation is potentially the effect of early post-main sequence evolution, or magnetic fields. We compare our measurement to model isochrones, finding the most consistent agreement with models that include magnetic fields, and correspond to an age of ∼4 Gyr.

     
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  3. Abstract

    We present mass estimates and companion demographics on stellar multiples within 25 pc, using a survey of stars of all spectral types done by Robo-AO and supplemented by Gaia. The survey combined direct imaging by Robo-AO, a robotic adaptive optics instrument for 2 m class telescopes, to detect tight companions (<4″ separation) and with Gaia astrometry to detect wider co-moving companions. We estimated the masses for 267 companions using empirical relations and, for a subset of 97, dynamical mass estimates. We utilized previous mass–magnitude models using contrasts measured from Gaia and Robo-AO to estimate the mass and also used the orvara python package, a Markov Chain Monte Carlo orbit fitter using the companion astrometry and Hipparcos-Gaia proper motion accelerations, to estimate dynamical masses. We compare agreements and discrepancies in mass estimates from these two methods.

     
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