三维MHD星周包层：在IRC-10414与参宿四中的应用
太阳与恒星天体物理
2021-08-18 v1 星系天体物理
摘要
银河系中相当大比例的大质量恒星以超音速穿过其本地星际介质（ISM），通过星风-ISM相互作用产生弓形激波星云。围绕冷大质量恒星的这些观测到的星周包层（astrospheres）的稳定性，对先前对其周边环境的二维（磁）流体动力学模拟提出了挑战。我们展示了以速度 v_star= 50 km/s 运动的逃逸M型红超巨星星周介质的三维磁流体动力学（3D MHD）模拟。我们采用Parker螺旋处理星风，并假设ISM磁化为 7 microG。我们的自由参数为ISM流与磁化方向之间的夹角 theta_mag，取 0、45 和 90 度。研究发现，模拟维度、坐标系与网格效应会极大影响所建模星周包层的发展。然而，只要ISM流与磁化方向相差超过几度（theta_mag>5 degree），弓形激波即被稳定，多数团块与锯齿状结构消失。弓形激波的复杂形状引起重要的投影效应，例如在光学Ha谱线处，产生复杂的星周包层形态。我们推测这些效应在更早型的大质量恒星周围同样起作用，这将解释逃逸OB星周围观测到的弧形星云的多样性。我们的3D MHD模型与若干逃逸红超巨星星周包层的观测吻合良好。结果将IRC-10414与参宿四（Betelgeuse, aOri）的平滑星周包层解释为受有组织的、非平行的背景磁场稳定。我们的发现表明，IRC-10414目前处于其演化的稳态，且参宿四的棒状结构源于星际。
引用
@article{arxiv.2107.05513,
title = {3D MHD astrospheres: applications to IRC-10414 and Betelgeuse},
author = {D. M. -A. Meyer and A. Mignone and M. Petrov and K. Scherer and P. F. Velazquez and P. Boumis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.05513},
year = {2021}
}
备注
Accepted to MNRAS