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质量转移双星中的自旋翻转与双黑洞自旋-轨道错位的起源

高能天体物理现象 2021-03-10 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

密近恒星双星易于经历稳定的质量转移阶段,其中一颗恒星向伴星损失质量。假设施主星沿瞬时星际轴损失质量,我们推导了描述伴随质量转移发生的施主星自转角动量矢量(自旋)演化的轨道平均运动方程。我们考虑了:(i)每个轨道内质量转移率恒定的模型,以及(ii)所有每轨道质量均在近星点损失的相位相关速率模型。在这两种情况下,我们发现施主星初始质量损失≥30%会使其自旋几乎翻转至双星轨道平面,且与初始自旋-轨道对齐无关。此外,我们表明由质量转移引起的自旋翻转在任何巨星以及质量约1.5至5 M\rm M_\odot的主序星中都可轻易主导于潮汐同步。最后,包含潮汐的通用运动方程被用于演化一个真实的的大质量双星星族,进而导致双黑洞的形成。假设恒星核与包层完全耦合,由此产生的先形成黑洞的倾角将其自旋在轨道法向上的投影减小了约O(0.1)\mathcal{O}(0.1)倍。该结果支持先前有利于场双星演化形成的双黑洞中有效自旋投影χeff\chi_{\rm eff}贡献可忽略的研究。

关键词

引用

@article{arxiv.2012.06329,
  title  = {Flipping spins in mass transferring binaries and origin of spin-orbit misalignment in binary black holes},
  author = {Jakob Stegmann and Fabio Antonini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2012.06329},
  year   = {2021}
}

备注

17 pages, 8 figures, 1 table, accepted for publication by Physical Review D