通过动力学相互作用形成类 LB-1 系统的形成率
高能天体物理现象
2020-05-20 v3
摘要
我们在 LB-1 系统发现之前,于恒星演化理论框架下估算了通过动力学相互作用形成类 LB-1 系统的形成率。LB-1 系统包含约 70M_⊙ 的黑洞(BH),即所谓的成对不稳定性(PI)间隙 BH,以及具有太阳金属丰度的 B 型星,且偏心率近乎为零。最有效的形成机制如下。在一个疏散星团中,一颗裸氦(He)星(约 20M_⊙)与一颗具有 B 型伴星的重主序(MS)星(约 50M_⊙)发生碰撞。碰撞产生一个由碰撞产物与 B 型星组成的高偏心率双星。该双星可通过碰撞产物包层的辐射阻尼动力学潮汐实现圆化。最后,碰撞产物坍缩为 PI 间隙 BH,因其 He 核与碰撞前裸 He 星一样重而避免了脉动成对不稳定性与成对不稳定性超新星。我们发现银河系中类 LB-1 系统的数量为约 0.01 (ρ_oc / 10^4 M_⊙ pc^{-3}),其中 ρ_oc 为疏散星团的初始质量密度。若计入具有 O 型伴星的类 LB-1 系统,该数量增至约 0.03 (ρ_oc / 10^4 M_⊙ pc^{-3})。该机制形成类 LB-1 系统的效率至少比其他机制高 10 倍:PI 间隙 BH 对 B 型星的俘获、其他类型恒星间的恒星碰撞,以及等级三体系统中的恒星合并。我们得出结论:没有任何动力学机制能解释 LB-1 系统的存在。
引用
@article{arxiv.1912.04509,
title = {Formation rate of LB-1-like systems through dynamical interactions},
author = {Ataru Tanikawa and Tomoya Kinugawa and Jun Kumamoto and Michiko S. Fujii},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.04509},
year = {2020}
}
备注
9 pages, 1 figure, accepted for publication in PASJ