超巨星原恒星的脉动不稳定性：它们能通过吸积成长为超大质量恒星吗？
太阳与恒星天体物理
2015-06-15 v1 星系天体物理
摘要
超大质量恒星（SMSs; M>10^5 Msun）及其残留黑洞是早期宇宙（z>7）观测到的超大质量黑洞（SMBHs）的潜在前身星。据推测，SMSs 是通过原恒星以超过 0.01 Msun/yr 的高速率进行极快质量吸积而形成的。根据最近的研究，此类快速吸积的原恒星会演化为“超巨星原恒星”，即由膨胀包层和收缩核心组成的原恒星，类似于巨星。然而，正如大质量恒星和巨星均已知存在脉动不稳定性一样，超巨星原恒星也可能不稳定并引发强烈的脉动驱动外流。若情况如此，恒星通过吸积的生长将受到质量损失的阻碍。本文通过线性微扰分析方法，研究了质量范围 M<10^3 Msun 内超巨星原恒星的脉动稳定性。我们发现，质量 M>600 Msun 且吸积率极高（Mdot>1.0 Msun/yr）的超巨星原恒星由于 kappa 机制而不稳定。脉动激发于包层中的 He^+ 电离层。即使在保守假设下，即所有脉动能量均转化为外流的动能，其质量损失率约为 10^-3 Msun/yr，仍比吸积率低两个数量级以上。因此我们得出结论，至少在本文研究的质量范围内，超巨星原恒星应能通过快速吸积稳定生长。只要在后期阶段维持快速吸积，原恒星将成为 SMSs，并最终为高红移 SMBHs 提供种子。
引用
@article{arxiv.1302.6065,
title = {Pulsational instability of supergiant protostars: Do they grow supermassive by accretion?},
author = {Kohei Inayoshi and Takashi Hosokawa and Kazuyuki Omukai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.6065},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 10 figures, accepted for publication in MNRAS