大质量恒星的星周介质及其在伽马射线暴观测中的可能表现

大质量恒星在其演化过程中会损失其初始质量的很大一部分。这些恒星风根据恒星特性的参数塑造周围介质，这些参数随恒星演化而变化，导致产生可用于约束前身星演化的永久性和暂时性特征。由于长伽马射线暴（GRB）被认为起源于大质量恒星，星周介质（CSM）的特征应在GRB信号中可观测到。这可以直接发生，因为GRB喷流的特性会因与其碰撞的介质而改变；也可以间接发生，因为GRB只能通过围绕每颗大质量恒星的扩展星周气泡被观测到。我们使用计算机模拟来描述大质量恒星附近可能存在的星周特征，并讨论它们是否以及如何在GRB观测中出现。具体而言，我们对一颗快速旋转、化学上近似均匀的恒星（代表一种GRB前身星候选模型）的星周环境进行了流体动力学模拟。模拟显示，该恒星产生了一个大尺度的激波风物质气泡，该气泡在一个膨胀壳层中扫掠星际介质。在这个气泡内部，由于恒星风的变化，形成了暂时的星周壳层、团块和空洞。这些暂时性特征中的大多数在恒星寿命终结时已经消失，留下一个高度湍动的星周气泡。将同一颗恒星置于高密度环境中会简化CSM的演化，因为更受限制的气泡阻止了某些暂时结构的形成。