SNAPSHOT:大质量恒星内部与表面性质的联系

我们介绍 SNAPSHOT,一种基于 3 个结构性质——核质量 $M_{\rm core}$、包层质量 $M_{\rm env}$ 与核成分——系统计算流体静力与热平衡下恒星结构模型的技术。该方法使我们能比恒星演化模型更系统地将恒星内部的这些性质与光度及有效温度 $T_{\rm eff}$ 相联系。对主序模型,我们导出 $M_{\rm core}$、$M_{\rm total}$ 与中心氢丰度间的解析关系,可用于快速恒星演化算法。核氦燃烧模型中 $M_{\rm core}/M_{\rm total}$ 从 0.2 到 0.8 者具有对流包层、低 $T_{\rm eff}$,并将表现为红超巨星。对给定 $M_{\rm core}$,它们在宽广的 $M_{\rm env}$ 范围($\sim 2 - 20\,\mathrm{M}_{\odot}$)内呈现光度的微小变化(0.02 dex)与 $T_{\rm eff}$($\sim 400\,\mathrm{K}$)的微小变化。这意味着无法仅由光度和 $T_{\rm eff}$ 推导红超巨星质量。我们导出核氦燃烧期间红超巨星的 $M_{\rm core}$ 与总光度间如下关系:$\log M_{\rm core} \simeq 0.44 \log L/L_{\odot} - 1.38$。在 $M_{\rm core}$/$M_{\rm total} \approx 0.2$ 处,我们的模型呈现双稳定性并从 RSG 结构跃迁至 BSG 结构。我们的 $M_{\rm core}/M_{\rm total} > 0.8$ 模型对应于由质量损失或双星相互作用产生的剥离星,显示 $T_{\rm eff}$ 强烈依赖于 $M_{\rm env}$、$M_{\rm core}$ 与核成分。我们发现双星系统 HD 45166 中一颗此类剥离星的质量小于其动力学质量。当可获得大量剥离星的观测样本时,我们的结果可用于约束其质量与双星相互作用物理。