对流核超射与大质量恒星的最终命运

D. Temaj; F. R. N. Schneider; E. Laplace; D. Wei; Ph. Podsiadlowski

对流核超射与大质量恒星的最终命运

太阳与恒星天体物理 2023-11-13 v1 高能天体物理现象

作者: D. Temaj , F. R. N. Schneider , E. Laplace , D. Wei , Ph. Podsiadlowski

摘要

大质量恒星可爆发为强超新星（SNe）形成中子星，也可能直接坍缩为黑洞（BHs）。理解与预测其最终命运日益重要，例如在引力波天文学背景下。恒星内部混合尤其是对流边界混合仍是其演化中最大的不确定性之一。在此，我们研究对流边界混合对大质量恒星坍缩前结构与爆炸性质的影响。使用一维恒星演化代码Mesa，我们模拟了初始质量 $5-70\mathrm{M_\odot}$ 、对流核阶跃超射 $0.05-0.50H_\mathrm{P}$ 的太阳金属丰度单星非转动模型。恒星演化至铁核坍缩开始，并使用参数化半解析SN代码爆炸坍缩前模型。我们用紧致度参数描述恒星在核坍缩时的内部结构。更大的对流核超射将紧致度峰值位置向更高 $M_\mathrm{CO}$ 推移 $1-2\mathrm{M_\odot}$ 。由于坍缩前前身星光度由 $M_\mathrm{CO}$ 决定，我们预测光度 $5.35<\log(L/\mathrm{L_\odot})<5.50$ 与 $\log(L/\mathrm{L_\odot})>5.80$ 的前身星形成BH。BH形成的光度范围与未观测到明亮SN而消失并可能坍缩为BH的红超巨星N6946BH1的观测光度吻合良好。尽管我们在 $\log(L/\mathrm{L_\odot})=5.1-5.5$ 光度范围内的部分模型确实坍缩形成BH，但这并不能完全解释该光度下观测到的SN~IIP前身星缺失，即缺失红超巨星问题。对流核超射影响BH质量、恒星在赫罗图中的坍缩前位置、SN~IIP光变曲线的平台光度与持续时间。[删节]

关键词

大质量恒星对流核超射超新星黑洞形成恒星演化紧致度参数 Mesa

引用

@article{arxiv.2311.05701,
  title  = {Convective-core overshooting and the final fate of massive stars},
  author = {D. Temaj and F. R. N. Schneider and E. Laplace and D. Wei and Ph. Podsiadlowski},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2311.05701},
  year   = {2023}
}

备注

Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics: 23 pages, 14 figures

对流核超射与大质量恒星的最终命运

摘要

关键词

引用

备注

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