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主序后双星中的潮汐与潮汐吞噬:白矮星周围行星与褐矮星的周期间隙

太阳与恒星天体物理 2015-05-18 v4 地球与行星天体物理

摘要

人们认为,一个近距离的低质量伴星在塑造后渐近巨星分支和行星状星云外流中起着重要且可能是必要的作用。在主序后演化期间,主星的径向膨胀伴随着强烈的星风,会通过潮汐耗散和质量损失显著改变双星轨道。为了研究这一点,我们将恒星演化模型(从零龄主序到主序后结束)与潮汐演化代码耦合。双星的命运由主星和伴星的初始质量、初始轨道(假设为圆形)以及Reimers质量损失参数决定。对于这些参数的一系列取值,我们确定了轨道是因质量损失而膨胀,还是因潮汐力矩而衰减。当发生共有包层阶段时,我们根据解除包层束缚所需的能量来估计最终的轨道间距。这些计算预测了白矮星周围行星和褐矮星伴星的周期间隙。间隙的上端是避免共有包层阶段的最短周期。下端是伴星在其共有包层阶段中幸存的最长周期。对于具有1 MM_\odot前身星的双星系统,我们预测不存在周期\lesssim270天的木星质量伴星。一旦被吞噬,木星质量伴星无法在共有包层阶段中幸存。对于由1 MM_\odot前身星和一个质量为木星10倍的伴星组成的双星系统,我们预测周期间隙在\sim0.1天到\sim380天之间。这些结果与在白矮星WD 0137-349周围\sim0.003 AU(\sim0.08天)轨道上探测到一个\sim50 MJM_{\rm J}的褐矮星,以及在白矮星GD66周围\gtrsim2.7 AU(\gtrsim4年)轨道上初步探测到一个\sim2 MJM_{\rm J}的行星是一致的。

关键词

引用

@article{arxiv.1002.2216,
  title  = {Tides and Tidal Engulfment in Post-Main Sequence Binaries: Period Gaps for Planets and Brown Dwarfs Around White Dwarfs},
  author = {J. Nordhaus and D. S. Spiegel and L. Ibgui and J. Goodman and A. Burrows},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1002.2216},
  year   = {2015}
}

备注

Replaced with accepted version and correct Fig. 8