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大质量双星常见包层剥离的约束路径:三颗黑洞X射线双星的完整演化重建

太阳与恒星天体物理 2026-04-28 v2 高能天体物理现象

摘要

大质量双星常见包层(CE)阶段在黑洞/中子星(BH/NS)双星形成中发挥关键作用,但仍存在显著不确定性。本研究旨在通过系统重建三个观察到的黑洞X射线双星(BHXBs):GRO J1655-40、SAX J1819.3-2525和4U 1543-47来限制大质量双星CE阶段。通过综合的双星演化模拟和参数化超新星(SN)建模,我们在标准能量形式化下的不同能量考虑下确定CE效率参数的下限。具体而言,我们推导出三个案例的最小值:α0.5U\alpha_{\rm 0.5U}αU\alpha_{\rm U}分别表示CE效率,其中一半或全部内部能量用于驱动包层剥离,αH\alpha_{\rm H}则考虑包层焓的贡献。我们的分析表明,这三颗BHXBs的自洽形成需要满足以下CE效率参数:α0.5U6.7\alpha_{\rm 0.5U}\gtrsim 6.7αU4.2\alpha_{\rm U}\gtrsim 4.2αH1.7\alpha_{\rm H}\gtrsim 1.7。值得注意的是,我们发现即使在考虑包层结合能通过焓显著降低的最极端情景下,CE效率低于1的可行解也不存在。{我们的结果强烈暗示需要额外的能量来源,或必须修订该形式化方法。}此外,我们定量评估了黑洞天体爆炸性冲击对结果的影响。一个关键发现是,4U 1543-47的形成需要较大的天体爆炸性冲击(50  km/s\gtrsim 50 \;\rm km/s),因为较低的冲击速度与孤立双星演化不兼容。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.10440,
  title  = {A Path to Constraints on Common Envelope Ejection in Massive Binaries: Full Evolutionary Reconstruction of Three Black Hole X-ray Binaries},
  author = {Zhenwei Li and Dandan Wei and Shi Jia and Hailiang Chen and Hongwei Ge and Zhuo Chen and Yangyang Zhang and Xuefei Chen and Zhanwen Han},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.10440},
  year   = {2026}
}

备注

Accepted for publication in ApJ; minor revisions