双星系统中被剥离大质量恒星的宇宙碳足迹
太阳与恒星天体物理
2022-01-05 v2 星系天体物理
高能天体物理现象
摘要
碳作为生命的基本构建块,其宇宙起源仍不确定。大质量恒星的产额预测几乎完全基于单星模型,尽管很大一部分会与双星伴星相互作用。利用MESA恒星演化代码,我们预测了在太阳金属丰度下单星与双星剥离星在星风和超新星中抛出的碳。我们发现双星剥离星产生碳的效率是单星的两倍(1.5-2.6倍,取决于初始质量函数斜率和黑洞形成的选择)。我们确认这是因为如前所述,失去氢包层的恒星中对流氦核会退缩。核的收缩将使氦燃烧早期阶段产生的最外层富碳层与更中心的燃烧区断开连接。同样效应阻止了碳的破坏,即使超新星激波通过时也是如此。产额对对流边界处混合的处理敏感,特别是在碳壳燃烧期间(变化高达40%),改进这一点应是更可靠产额预测的核心优先事项。在我们的爆炸假设范围内产额是稳健的(变化小于0.5%)。黑洞形成假设也很重要,这意味着现在由引力波探测所探索的恒星墓园可能提供线索以更好理解宇宙碳产生。我们的发现还突出了在化学产额预测中考虑双星剥离星的重要性,并激励了对双星相互作用其他产物的进一步研究。
引用
@article{arxiv.2110.04131,
title = {The cosmic carbon footprint of massive stars stripped in binary systems},
author = {R. Farmer and E. Laplace and S. E. de Mink and S. Justham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.04131},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 8 figures, 3 tables, Accepted ApJ