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重新思考质量转移:面向圆形与偏心双星的统一半解析框架Ⅰ.保守质量转移下的轨道演化

太阳与恒星天体物理 2026-02-04 v2 地球与行星天体物理

摘要

质量转移(MT)是星体演化中的基本过程。虽然圆轨道上的MT已被广泛研究,但观测表明其也发生在偏心轨道中,此时的理论模型仍受限。我们提出了一种新的半解析框架,用于描述进行质量转移的双星系统的 secular 轨道演化,星体可视为点质量或延拓体。首次将MT模型适用于圆轨道和偏心轨道,并能兼顾保守与非保守MT,适用于广泛的质量比和星体自转情况。我们通过将MT、质量损失和角动量(AM)损失视为一般两体问题的扰动,推导描述轨道演化的 secular、轨道平均方程。假设进行保守MT,我们将结果与前述模型进行比较,并通过数值积分进行验证。我们的模型预测偏心后MT系统的轨道将位于更宽的轨道上,超出经典结果。与其他偏心MT框架相比,我们发现轨道扩张和偏心率泵送的更广参数空间。考虑延拓体后,在给定质量比下,半长轴和偏心率的增长更强,并进一步拓宽了轨道扩张和偏心率泵送的参数空间。无论是否考虑延拓体,偏心MT都自然预测在更长轨道周期下更高的偏心率,这一相关性在众多后MT系统中均有观测到,为这些系统的形成提供了稳健的机制。我们的模型可集成到二体演化和人口合成代码中,以一致的方式处理任意偏心轨道上的保守与非保守MT,适用于从主序星质量转移到引力波前体等应用。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.05243,
  title  = {Rethinking mass transfer: a unified semi-analytical framework for circular and eccentric binaries. I. Orbital evolution due to conservative mass transfer},
  author = {A. Parkosidis and S. Toonen and F. Dosopoulou and E. Laplace},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05243},
  year   = {2026}
}

备注

22 pages,18 figures, 1 table