金属贫瘠致密星团中恒星并合后大质量星由脉动驱动的质量损失
太阳与恒星天体物理
2020-10-21 v1 星系天体物理
摘要
近期对高红移(z > 6)超大质量黑洞(SMBH)的发现支持原星系中形成大质量种子黑洞。一种可能情景是在致密星团中通过失控恒星碰撞形成 ~1e3-1e4 Msun 的大质量恒星，遗留无明显质量损失的大质量黑洞。我们研究了零龄主序(ZAMS)质量 Mzams/Msun = 300-3000、金属丰度 Z/Zsun = 0-0.1 的大质量星的脉动不稳定性，并讨论脉动驱动的质量损失是否会阻碍大质量黑洞形成。在主序(MS)阶段，由 epsilon 机制激发的脉动不稳定性在 ~1e3 年内增长。随着恒星质量与金属丰度增加，质量损失率增至 < 1e-3 Msun/yr。在红超巨星(RSG)阶段，不稳定性由氢电离区中运行的 kappa 机制激发，并在 ~10 年内更迅速地增长。RSG 质量损失率几乎与金属丰度无关，分布在 ~1e-3-1e-2 Msun/yr 范围内。通过包含脉动驱动星风反馈的恒星结构计算，我们发现 Mzams/Msun = 300-3000 的恒星模型可遗留质量大于 ~200-1200 Msun 的 remnant 黑洞。我们得出结论：大质量并合产物可作为 z > 6 观测到的怪物级 SMBH 的种子。
引用
@article{arxiv.2008.13647,
title = {Pulsation-driven mass loss from massive stars behind stellar mergers in metal-poor dense clusters},
author = {Daisuke Nakauchi and Kohei Inayoshi and Kazuyuki Omukai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13647},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 10 figures, accepted for publication in the Astrophysical Journal