星风会阻止通过吸积形成超大质量恒星吗？
太阳与恒星天体物理
2016-11-30 v1 星系天体物理
高能天体物理现象
摘要
早期宇宙中由无金属气体形成的超大质量恒星（SMS；约 10^5 M_sun）作为高红移处观测到的超大质量黑洞的前身天体而备受关注。要通过吸积形成 SMS，中心原恒星必须以高达约 0.1–1 M_sun/yr 的速率吸积。这类原恒星具有非常延展的结构和膨胀的包层，类似于超巨星，被称为超巨星原恒星（SGPS）。在流体静力平衡的假设下，SGPS 在表面附近存在密度反转层，该处的光度局部达到超爱丁顿极限。然而，如果允许包层物质外流，则可能启动星风，从而在达到超大质量阶段之前阻碍 SGPS 的吸积增长。我们通过构建稳态球对称星风解，检验了辐射驱动的星风是否从 SGPS 中启动。我们发现，在所有考虑的情况下，风速均未达到逃逸速度。这是因为一旦温度降至约 10^4 K 以下，由于氢的复合，不透明度急剧下降，加速骤然停止。这表明，在现实的非稳态情况下，即使外流从 SGPS 表面启动，它们也会再次回落。这种“风”不会导致净质量损失，也不会阻止 SGPS 的增长。总之，只要维持快速吸积，SGPS 将成长为 SMS，并最终坍缩为约 10^5 M_sun 的大质量黑洞。
引用
@article{arxiv.1611.09601,
title = {Do Stellar Winds Prevent the Formation of Supermassive Stars by Accretion?},
author = {Daisuke Nakauchi and Takashi Hosokawa and Kazuyuki Omukai and Hideyuki Saio and Ken'ichi Nomoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.09601},
year = {2016}
}
备注
11 pages, 13 figures, accepted for publication in MNRAS