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双星接触追踪:恒星并合的路径

太阳与恒星天体物理 2023-11-22 v1 高能天体物理现象

摘要

恒星并合导致多种现象:回春的蓝离散星、磁化和特殊恒星、暂现源与星云。使用约 6000 个详细的 1D 双星演化模型网格(太阳金属丰度下初始子星质量 0.5-20M\,\text{M}_{\odot}),我们研究哪些初始双星构型会导致接触和经典公共包层(CE)阶段,并评估后续并合的可能性。考虑自转和潮汐,我们识别出导致接触和并合的五种机制:失控质量转移、L2\text{L}_{2} 溢出、吸积体膨胀、潮汐驱动轨道衰减和非守恒质量转移。初始主星质量为 5-20M\,\text{M}_{\odot} 的质量转移双星中至少 40% 进入接触,其中 >12% 和 >19% 分别可能并合和演化为经典 CE 阶段。经典 CE 演化发生在初始质量比 qiq_{\text{i}} < 0.15-0.35 的晚期 Case-B 和 Case-C 双星中,较大 qiq_{\text{i}} 则为稳定质量转移。早期 Case-B 双星在 qiq_{\text{i}} < 0.15-0.35 时进入接触,而在初始较宽的 Case-A 双星中,这发生于 qiq_{\text{i}} < 0.35。所有初始最紧密的 Case-A 系统形成接触双星。我们预言,以 qq < 0.5 进入接触的双星在热时标上并合或分离,而以 qq > 0.5 形成的那些则导致长寿命接触阶段。接触双星几乎仅被观测到 qq > 0.5 的事实证实了我们的预期。我们的接触、并合和经典 CE 发生率是下限,因为我们模型中的质量转移是非守恒的。在大多数双星中,未被吸积的质量无法被抛射,并可能沉积于盘或导致接触阶段与并合。总体而言,接触双星是双星质量转移频繁且引人入胜的结果,其确切结局仍有待进一步理解和探索。

关键词

引用

@article{arxiv.2311.12124,
  title  = {Contact tracing of binary stars: Pathways to stellar mergers},
  author = {Jan Henneco and Fabian R. N. Schneider and Eva Laplace},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.12124},
  year   = {2023}
}

备注

34 pages (incl. appendix), 22 figures, 3 tables; accepted for publication in A&A