天鹅座X-1的全面紫外和光学光谱分析：恒星与风参数、丰度及演化意义

我们利用存档的高分辨率紫外和光学光谱，结合先进的恒星大气模型，对Cyg X-1进行了全面分析。值得注意的是，这是首次同时分析Cyg X-1的紫外和光学光谱，并结合X射线来约束恒星和风参数的研究。我们的分析得出供体星(29$\,M_\odot$)和黑洞(12.7至17.8$\,M_\odot$，取决于倾角)的质量均显著较低，并确认供体星的半径接近内拉格朗日点。我们发现供体星表面的Fe、Si和Mg丰度超过太阳丰度(太阳丰度的1.3-1.8倍)，而总CNO丰度保持太阳丰度，尽管存在CNO处理(N富集、O贫化)和He富集的证据。这种丰度模式与周围的Cyg OB3星协不同。我们观察到X射线态之间的风参数存在明显差异：在高/软态下，$v_\infty \approx 1200\,\mathrm{km\,s}^{-1}$ 和 $\dot{M} \approx 3\times 10^{-7}\,M_\odot\,\mathrm{yr}^{-1}$，在低/硬态下增加到 $v_\infty\lesssim 1800\,\mathrm{km\,s}^{-1}$ 和 $\dot{M}\lesssim 5\times 10^{-7}\,M_\odot\,\mathrm{yr}^{-1}$。观测到的X射线光度与风吸积一致。演化模型表明，Cyg X-1将在不久的将来经历洛希瓣溢流。在完全保守的质量吸积情景下，我们的模型预测Cyg X-1将在$\sim5$ Gyr内发生未来的双黑洞并合。我们的综合分析提供了Cyg X-1供体星的精确恒星和风参数，强调了使用先进大气模型并考虑X射线电离和风团块的重要性。观测到的丰度暗示了一个涉及高初始金属丰度的复杂形成历史。