从公共包层相互作用的三维流体动力学模拟到引力波并合
太阳与恒星天体物理
2022-11-09 v2 高能天体物理现象
摘要
对双星中引力波并合事件前身星演化的建模面临两个主要不确定性：公共包层阶段与超新星反冲。这两个过程对含中子星和黑洞的双致密天体系统的最终轨道构型至关重要。预测性的公共包层相互作用一维模型尚缺，而多维模拟受相关空间与时间尺度巨大跨度的挑战。本文中，我们呈现初始 红超巨星主星与黑洞及中子星伴星的公共包层相互作用的三维流体动力学模拟。我们表明高质量 regime 可经由全第一性原理模拟触及。假设模拟结束时仍可用的所有复合能继续助益包层解绑，则达到近乎完全的包层抛射。与先前假设相反，我们发现两伴星的动力学 plunge-in 终止于过宽的轨道间距，以致引力波无法在哈勃时间内并合系统。我们基于解析估计讨论系统的进一步演化。超巨星剩余 核向致密伴星的质量转移后续阶段亦未充分收缩轨道。若超新星反冲与轨道运动有利对齐，则仍预期部分系统发生中子星-中子星与中子星-黑洞并合。对双中子星（中子星-黑洞）系统，我们估计约 （ ）的病例发生并合，而约 （ ）双星被瓦解，即超新星反冲实际上在我们的病例中促成了引力波并合；然而，我们预期预测的引力波并合事件将减少。（缩写）
引用
@article{arxiv.2111.12112,
title = {From 3D hydrodynamic simulations of common-envelope interaction to gravitational-wave mergers},
author = {Melvin M. Moreno and Fabian R. N. Schneider and Friedrich K. Roepke and Sebastian T. Ohlmann and Ruediger Pakmor and Philipp Podsiadlowski and Christian Sand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.12112},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 11 figures, accepted by A&A