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非常大质量恒星的增强质量损失:对演化、双星过程与残民质量谱的影响

太阳与恒星天体物理 2025-09-10 v1 高能天体物理现象

摘要

非常大质量恒星(VMS)在天体物理学中发挥着根本性作用,因其风暴和超新星(SN),以及作为大质量黑洞(BH)前体的作用。然而,其起源和演化仍是一大挑战。最近的理论工作和观测结果表明,接近埃德金极限的VMS可能经历超过标准风预测的质量损失。本研究探讨了增强风如何影响单星和双星VMS的演化、可观测性质量谱和结果性BH人口。实现了新的恒星风预估方案,这些预估方案敏感于埃德金参数(Γe\Gamma_e)和光度-质量比率,被集成到星演化代码 PARSEC v2.0 中。这些更新后的单星轨迹(100 - 600 M_{\odot},Z=0.006)用于模拟Tarantula Nebula中的VMS人口,并集成到SEVN双星演化代码中。Γe\Gamma_e-增强的单星轨迹比标准模型更好地匹配观测到的VMS性质。通过单星起源解释R136a1,表明其零年主序序列(ZAMS)质量上限为<400M400 M_{\odot}regardlessofthewindrecipeused。然而,双星恒星合并也为R136a1及其他观测到的VMS提供了合适的起源,potentiallyloweringtheupperZAMSmasslimitby 100M, regardless of the wind recipe used。然而,双星恒星合并也为R136a1及其他观测到的VMS提供了合适的起源,potentially lowering the upper ZAMS mass limit by ~100 M_{\odot}。在双星系统中,增强风抑制了主序星系合并,限制了50M。在双星系统中,增强风抑制了主序星系合并,限制了50 M_{\odot}以下的配对不稳定质量间隙内的BH生产。具有增强风的双星BH在哈勃时间内合并,产生的首要BH超过30M以下的配对-不稳定质量间隙内的BH生产。具有增强风的双星BH在哈勃时间内合并,产生的首要BH超过30 M_{\odot}$,并使次要BH介于30-40太阳质量之间,该质量范围在LMC金属度下使用标准恒星风时未被发现。本研究突显了恒星风和双星相互作用在VMS演化中至关重要的作用,并为解释VMS观测和引力波源起源提供了预测。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.10206,
  title  = {Enhanced Mass Loss of Very Massive Stars: Impact on the Evolution, Binary Processes, and Remnant Mass Spectrum},
  author = {Kendall G. Shepherd and Guglielmo Costa and Cristiano Ugolini and Guglielmo Volpato and Diego Bossini and Cecilia Sgalletta and Francesco Addari and Alessandro Bressan and Leo Girardi and Mario Spera},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10206},
  year   = {2025}
}

备注

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