星际碰撞与超紧致X射线双星系统的形成

我们报告了仿射碰撞（parabolic collisions）的结果，具体指亚二级星或略微进化的红巨星与中子星（NS）之间的碰撞。此类碰撞可能形成今天在古老星际团簇中观测到的超紧致X射线双星系统（ultracompact X-ray binaries, UCXBs）。具体而言，我们计算了1.4倍太阳质量的NS与初始质量为0.8和0.9太阳质量的模拟星星进行碰撞，每种情况都有三个不同的演化阶段（对应三个不同的半径R）。最近距离介于0.04R（几乎正面碰撞）到1.3R（轻度侧射碰撞）之间。这些碰撞导致形成由NS与亚二级星或红巨星心核组成的紧致双星系统，嵌入一种非常稀薄的共用包层（common envelope, CE），其质量通常为0.1至0.3太阳质量。我们的计算追踪了双星系统数百个轨道，确保我们在计算结束时确定的轨道参数接近最终状态。在我们考虑的情形下，来自（亚）二级星包层的部分流体（质量从0.003到0.023太阳质量）被留在NS附近。最终双星系统的偏心率范围从我们最侧射碰撞的约0.2到几乎正面碰撞的约0.9。在我们几乎所有考虑的情形下，引力辐射alone将导致轨道衰减速度足够快，在千年之内即可形成UCXB，甚至在更短的时间尺度内完成。我们的湍流动力学代码实现了由Springel & Hernquist及Monaghan推导的近似SPH运动方程。通过强制实现一种关联SPH粒子平滑长度与密度的解析约束方程，以降低数值噪声。我们 presented了对这些新方法的测试，以帮助展示其改进精度。