Wolf-Rayet stars and black holes: mass distributions and evolutionary connection
Lomonosov Moscow State University, Sternberg Astronomy Institute(莫斯科罗蒙诺索夫国立大学,斯滕伯格天体物理研究所)
本文通过直接估计分布函数,分析 Wolf-Rayet 恒星与黑洞的质量分布关系,发现考虑质量损失后,黑洞质量近似等于 WR 恒星坍缩前 CO 核质量。
2026-09-09 astro-ph.HE
X-rays from the oxygen-type Wolf-Rayet binary WR30a
我们提出了一个分析的XMM牛顿X射线数据的WR 30 a(WO+O),一个紧密的大质量的二进制,窝藏富氧沃尔夫-拉叶星。其光谱的特点是存在两个分开的宽峰,或“凸点”,一个峰的能量在1和2 keV之间,另一个在5和7 keV之间。需要一个双组分模型来匹配观测到的光谱。更高的能量谱峰被吸收得更多,并主导X射线光度。对于目前公认的7.77 kpc的距离,WR 30 a的X射线光度L_X > 10^{34} erg s^{-1},使其成为银河系中轨道周期小于~20 d的WR+O双星中X射线亮度最高的双星之一。X射线光谱可以用热模型或非热模型来拟合,因此X射线的产生机制还不清楚。
2015-06-15 astro-ph.HE
Approximations to the spin of close Black-hole-Wolf-Rayet binaries
二进制黑洞合并的人口合成研究往往缺乏强大的黑洞自旋的估计,因为他们不能准确地跟踪潮汐自旋在后期黑洞沃尔夫-拉叶演化阶段。我们给出了一个分析近似的无量纲的第二出生的黑洞自旋给定的双轨道周期和沃尔夫-拉叶恒星质量在氦耗尽或碳耗尽。这些近似值是通过拟合$10^5$周围的详细MESA模拟样本获得的,这些模拟样本遵循金属丰度在$[10^{-4},1.5Z_\odot]$范围内的近距离黑洞-沃尔夫-拉叶系统的演化和自旋。在沃尔夫-拉叶星的前身星可能自旋上升之后,利用最新的核心坍缩公式计算了第二个出生的黑洞自旋,该公式解释了坍缩沃尔夫-拉叶星中任何可能的盘形成。在这项工作中提供的第二个出生的黑洞自旋的适合可以很容易地应用到任何天体物理建模,依赖于快速人口合成,并将是有用的引力波源的解释使用这样的模型。
2021-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Gamma-ray emission from Wolf-Rayet stars interacting with AGN jets
密集的恒星群围绕着星系的核区域。在这项工作中,我们研究了WR星与活动星系核中相对论喷流的相互作用。由于喷流与恒星风的相互作用,将形成弓形双激波结构。在这些冲击波中,粒子可以被加速到相对论能量,并发出高能辐射。我们计算产生的伽马射线辐射,获得这种辐射可能是显着的。预计这种排放与附近的非耀变体源特别相关。
2012-10-10 astro-ph.HE
Diffuse X-ray Emission within Wolf-Rayet Nebulae
本文讨论了沃尔夫-拉叶(WR)星云弥散X射线发射的最新发现。这些天体的最佳质量X射线观测是由XMM-牛顿和钱德拉对S308、NGC 2359和NGC 6888进行的。尽管这三个WR星云可能有不同的形成场景,但它们都有相似的特征:i)发现发射X射线的气体的主要等离子体温度为$T$ =[1-2] $\times$ 10 $^{6}$ K,ii)扩散X射线发射被限制在[O III]壳层内,和iii)它们的X射线亮度和电子密度在0.3-2.0 keV能量范围内分别为$L_\mathrm{X}\approx$ 10 $^{33}$-10 $^{34}$ ~erg~s $^{-1}$和$n_\mathrm{e}\approx$ 0.1-1~cm $^{-3}$。这些性质和星云状的热气体丰度表明,混合和/或热传导在降低热气泡温度方面起着重要作用。
2015-11-03 astro-ph.HE
The propagation of neutrino-driven jets in Wolf-Rayet stars
我们数值研究了喷流通过旋转坍缩的沃尔夫-拉叶星的传播与详细的中央引擎物理构造的基础上中微子驱动的Bracksar模型。坍缩恒星决定了质量吸积速率、黑洞质量和自旋的演化,这些都是决定喷流光度的重要因素。我们发现,中微子驱动的喷流在快速旋转的沃尔夫-拉叶星能够突破恒星的信封,而那些在较慢的旋转祖未能射流突破由于动力不足。对于具有成功喷流爆发的祖先模型,茧中积累的动能可能高达~ 1051尔格,并且可能对余辉发射的亮度或伴随的超新星的动能(如果发生镍生产的话)做出显著贡献。我们进一步用一个简单的解析公式分析爆发后阶段,得出结论:相对论性喷流成分可以产生各向同性光度Lp(iso)~ 1052 erg/s和各向同性能量Ej(iso)~ 1054 erg的事件。我们的研究结果支持快速旋转的沃尔夫-拉叶星可能是伽玛暴的祖先的想法,而缓慢旋转的可能是低光度或失败的伽玛暴的原因。
2012-12-18 astro-ph.HE gr-qc
Extended supernova shock breakout signals from inflated stellar envelopes
接近爱丁顿光度的恒星可以有大的低密度膨胀包层。我们发现,从超新星的冲击爆发信号的上升时间可以显着延长,如果超新星的祖先有一个膨胀的恒星信封。如果冲击击穿发生在这样的膨胀包络中,冲击击穿信号在其中扩散,并且它们的上升时间可以显著延长。因此,冲击波突破信号的上升时间主要由膨胀包络中的扩散时间决定,而不是由原始波的过光时间决定。我们表明,我们的膨胀沃尔夫-拉叶星模型的半径是太阳半径的顺序可以有冲击爆发信号的时间超过100秒。沃尔夫-拉叶超新星前身中膨胀包层的存在可能与Ib型SN 2008 D中观测到的神秘长激波爆发信号有关。扩展的冲击爆发信号可以提供膨胀恒星包层存在的证据,并可用于约束这些神秘结构的物理性质。
2015-02-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Wolf-Rayet + Black Hole Binary NGC 300 X-1: What is the Mass of the Black Hole?
利用钱德拉X射线天文台和哈勃空间望远镜宇宙起源光谱仪对Wolf-Rayet +黑洞双星系统NGC 300 X-1进行了新的X射线和紫外观测。当与档案X射线观测相结合时,我们的X射线和紫外线观测对整个双星轨道进行采样,为系统几何形状和黑洞吸积盘与施主星风之间的相互作用提供线索。我们测量的双星轨道周期为32.7921 $\pm$ 0.0003小时,与以前的研究一致,并使用X射线数据进行相位分辨光谱。X射线光变曲线揭示了一个深食,与$i=60-75^{\circ}$的倾角一致,以及与吸积流撞击盘边缘一致的食前过剩。我们进一步测量径向速度变化的几个突出的FUV谱线,最显着的He II $λ$ 1640和C IV $λ$ 1550。我们发现,He II发射线系统滞后于预期的沃尔夫-拉叶星轨道运动的相位差$Δϕ\sim0.3$,而C IV $λ$ 1550匹配的相位预期的径向速度曲线的沃尔夫-拉叶施主。我们假设C IV $λ$ 1550发射线遵循正弦径向速度曲线(半振幅= 250 km s $^{-1}$),并推断BH质量为17 $\pm$ 4 M $_{\odot}$。我们的观察结果是一致的风-洛希瓣溢出吸积盘的存在下,吸积流的形式从引力集中的风材料和影响的黑洞吸积盘的边缘。
2021-02-14 astro-ph.HE
The Superluminous (Type I) Supernova ASASSN-15lh : A case for a Quark-Nova inside an Oxygen-type Wolf-Rayet supernova remnant
我们发现,一个夸克新星(QN;一个中子星到夸克星的爆炸性转变)发生在几天后的超新星爆炸的氧型沃尔夫-拉叶(WO)星可以解释的有趣的功能,ASASSN-15 lh,包括它的极端的能量,它的双峰光变曲线和光球半径和温度的演变。同源膨胀的WO残余物(一个扩展的包层和一个紧凑的核心)的两个组件的配置被用来利用QN喷出物的动能(>10^52尔格)。WO SN和QN之间的延迟产生了一个大的(~ 10^4 Rsun)包络,当被QN喷出物/冲击激发时,该包络给出了我们模型中的第一个峰值。当包层的光球层退入缓慢膨胀的、热的、绝缘的、密度更大的核心(最初由QN激波加热)时,第二个驼峰出现了。在我们的模型中的光谱应该反映的组成WO SN残余再加热的QN去在其尾流。
2016-11-11 astro-ph.HE
Long Term X-Ray Spectral Variation of the Wolf-Rayet Binary WR 102-1 in the Galactic bulge: evidence for wind distortion in the binary
WR~102-1在银河系中心区6.7keV强度图上被朱雀星探测到为一个显著的点源。根据该双星的X射线和红外光谱特征,推测其可能为沃尔夫-拉叶双星。铁谱线的发射被认为是沃尔夫-拉叶星的动态星风与伴星的温和星风碰撞时产生的。利用ASCA、XMM-Newton、Chandra、Suzaku和Swift的存档数据对WR~102-1进行了1998年以来的长期X射线监测,揭示了铁K发射线和星周吸收的变化。因此,我们在2003年3月的XMM-牛顿观测和2006年9月的朱雀观测中检测到了铁K发射线的显著红移。此外,当观测到红移时,这表明沃尔夫-拉叶星位于伴星的前面,星周吸收值比其他周期小。如果沃尔夫-拉叶星的星风是球对称的,这些结果似乎与预期相反,但如果沃尔夫-拉叶星的星风由于近星点的快速轨道运动而显著扭曲,则可以理解。
2022-04-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Spectropolarimetry of Wolf-Rayet Stars in the Magellanic Clouds: Constraining the Progenitors of Gamma-ray Bursts
沃尔夫-拉叶星被认为是大质量恒星演化的最后阶段。有人认为沃尔夫-拉叶星是低金属丰度环境中长持续时间伽马射线暴的祖先。然而,这一推论还有待证实。在这里,我们报告我们的初步结果,从VLT/FORS线性光谱偏振测量调查的沃尔夫-拉叶星在麦哲伦云,这是为了约束的物理标准-如较弱的恒星风,快速旋转,和相关的不对称性-的Mesosar模型。最后,我们提供了一个展望偏振研究与一个非常大的望远镜。
2010-07-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Gemini/GNIRS infrared spectroscopy of the Wolf-Rayet stellar wind in Cygnus X-3
微类星体天鹅座X-3在硬X射线状态下被双子座北红外光谱仪观测了几次。我们描述所观察到的1.0-2.4 $μ$ m光谱所产生的恒星风的伴星,并建议其分类为WN 4-6沃尔夫-拉叶星。我们属性的发射线轮廓的轨道变化的恒星风的电离结构的变化所造成的强烈的X射线发射从紧凑的对象。在谱线分布中观察到的强变异性将影响质量函数测定。我们无法重现早期的结果,从沃尔夫-拉叶星的质量函数推导出来。相反,我们认为,系统参数是很难获得的红外光谱。我们发现,近红外连续光谱和线光谱可以表示与非LTE沃尔夫-拉叶大气模型,如果考虑到所产生的影响,从独特的电离结构的恒星风以近似的方式。从代表性的模型中,我们推断沃尔夫-拉叶星的性质,并讨论可能的质量范围的二进制组件。
2017-08-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
High Energy Processes in Wolf-Rayet Stars
沃尔夫-拉叶星(WR)是大质量($\geq$ 10 M $_{\odot}$)演化的恒星,在其核心经历高级核燃烧,迅速接近超新星生命的终点。它们强大的风使星际介质富含重元素,为未来的恒星提供原材料。我们简要总结了WR星的高能过程,主要集中在它们的X射线发射。我们提出了新的结果,从钱德拉观测的食WR+O二进制CQ Cep覆盖一个完整的轨道,严格测试X射线发射模型。
2018-12-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Anisotropic winds in Wolf-Rayet binary identify potential gamma-ray burst progenitor
大质量演化的沃尔夫-拉叶星有时会出现在碰撞风双星系统中,其中的尘埃羽流是恒星风碰撞的结果。已知这些结构编码双星轨道和风的参数。在这里,我们报告了一个以前未被发现的沃尔夫-拉叶系统,2XMM J160050.7-514245,与光谱确定的风速为$\approx$ 3400公里秒$^{-1}$的意见。在热红外线中,该系统装饰着一个突出的$\approx$ 12 $''$螺旋尘埃羽流,自行研究显示,它的膨胀速度只有$\approx$ 570 km/s $^{-1}$。由于尘埃和气体似乎是同时代的,这些观测结果与现有的这种碰撞风系统的动力学模型不一致。我们建议,如果系统能够发射极端各向异性的风,这个矛盾可以得到解决。近临界的恒星旋转是已知的驱动这样的风,这表明沃尔夫-拉叶系统作为一个潜在的银河系长时间伽马射线暴的祖先系统。
2018-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Monitoring of the eclipsing Wolf-Rayet ULX in the Circinus galaxy
我们研究了圆规星系中的食超亮X射线源CG X-1,重新检查了20年的{ \it Chandra}和{ \it XMM-Newton}观测。短周期双星(7.21小时)和高亮度($L_{\rm X} \approx 10^{40}$ erg s $^{-1}$)表明沃尔夫-拉叶的施主,接近填满它的洛希叶;这是迄今为止已知的最明亮的沃尔夫-拉叶X射线双星,也是引力波合并的潜在祖先。我们相连接的所有意见,并显示出一个有趣的倾斜模式的X射线光曲线,从轨道到轨道的变化。我们解释的下降部分掩星的X射线发射区的快速移动的康普顿厚的气体块。我们认为,掩星云是致密壳层的碎片,当它在更大质量的施主的风中运行时,被致密物体前方的弓形激波扫过。
2019-03-06 astro-ph.HE nucl-th
The Role of Inhomogeneities in Supernova Shock Breakout Emission
超新星爆炸波从其前身恒星爆发,对恒星及其周围环境产生了强烈的约束。这些环境是由恒星的质量损失形成的,可以包括各种各样的不均匀性。在这里,我们提出了多维辐射流体动力学计算的超新星爆炸波的相互作用的结果与不均匀性在周围的一个巨大的沃尔夫-拉叶星,计算这些相互作用的冲击爆发信号从超新星的效果。
2020-05-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Wolf-Rayet stars
本文总结了Wolf-Rayet星在银河系及近邻星系中的主要观测特性,并探讨了其结构与形成机制中尚待解决的开放问题。
2024-10-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
X-ray Emission from Ionized Wind-Bubbles around Wolf-Rayet Stars
使用的代码,采用自洽的方法计算光电离对拱星气体动力学的影响,我们模拟风驱动的星云周围的大质量沃尔夫-拉叶(W-R)恒星的形成。我们的算法采用了一个简化的模型的光电离源,计算部分电离的氢由于光电离通量和重组,并确定自洽的能量平衡,由于电离,光加热和辐射冷却。我们考虑到恒星性质的变化和质量损失超过恒星的演变。我们的多维模拟清楚地揭示了强电离前沿不稳定性的存在。使用各种X射线发射模型,以及与W-R星云一致的丰度,我们计算了风泡模型的X射线通量和光谱。我们显示的X射线光谱特征随时间的演化超过恒星的演化,考虑到电离泡的X射线的吸收。我们模拟的X射线光谱与观察到的Wolf-Rayet气泡光谱相当好。他们认为,大质量恒星周围的X射线星云可能不容易被探测到,这与观测结果一致。
2015-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
The 155-day X-ray cycle of the very massive Wolf-Rayet star Melnick 34 in the Large Magellanic Cloud
沃尔夫-拉叶星Mk 34在2014年5月至2016年1月期间进行的大麦云星云中的狼蛛星云深T-ReX钱德拉ACIS-I X射线成像调查中被观察了50多次。它的亮度显示出一个明亮的最大值和重复的微弱的最小值,这有助于定义X射线重现时间为$155.1\pm0.1$天,这可能是偏心双星系统的轨道周期。在折叠X射线光变曲线中,最大值紧接在最小值之前,这一点得到了新的Swift XRT观测的证实。尽管Mk 34的亮度达到了$1.2\times10^{35}\mathrm{erg}~\mathrm{s}^{-1}$的极端中值,这使得它比银河系中的同类恒星亮了一个数量级,但几乎可以肯定它是一个碰撞风双星系统。它的光谱显示了光度和吸收的相位相关变化,这可能与已知最大质量的两颗恒星的轨道动力学有关。
2018-03-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
NGC 300 X-1 is a Wolf-Rayet/Black-Hole binary
我们提出了在玉夫座星系NGC 300的沃尔夫-拉叶星#41的VLT/FORS 2时间序列光谱。我们确认了与NGC 300 X-1的物理关联,因为HeII 4686线的径向速度变化表明轨道周期为32.3 +/- 0.2 hr,在2 sigma水平上与Carpano等人的X射线周期一致。我们测量了径向速度半振幅为267 +/- 8 km/s,由此获得2.6 +/- 0.3 Msun的质量函数。修正后的WN型伴星的光谱质量为26+7-5 Msun,得出一个黑洞质量为20 +/- 4 Msun,最佳倾角为60- 7 - 5度。如果WR星提供了测量到的可见光连续通量的一半,则可以推断WR(黑洞)的质量约为15 + 4 - 2.5 Msun(14.5 + 3 - 2.5 Msun)。因此,编号41/NGC 300 X-1是继IC 10 X-1之后,第二个河外沃尔夫-拉叶加黑洞双星系统。此外,NGC 300 X-1的致密物体是迄今为止已知的第二大恒星质量的黑洞,仅次于IC 10 X-1。
2010-01-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Wolf-Rayet stars in young massive star clusters as potential sources of Galactic cosmic rays
对于大多数元素来说,在宇宙射线(CR)中看到的同位素比率与太阳风中的相似。最重要的例外是$^{22}$ Ne/ $^{20}$ Ne,其中CR值是$\sim 5$乘以太阳风。根据最新的核合成模型,大量的$^{22}\mathrm{Ne}$产生于沃尔夫-拉叶星(WR)。在碳序WR星的风中,即,WC星的同位素比值$^{22}\mathrm{Ne}$ / $^{20}\mathrm{Ne}$可能比太阳风中的大得多。在这里,我们认为产生的CR的$^{22}\mathrm{Ne}$ -丰富的WR风的年轻的大质量恒星,如韦斯特伦德~1紧凑的集群。我们假设,有效的CR加速集群发生在WR的寿命在合奏的冲击波从多个大质量的恒星风。我们估计所有银河系的CR的一部分,这些来源可能会产生一组给定的参数。
2019-10-18 astro-ph.HE physics.space-ph
Two Wolf-Rayet stars at the heart of colliding-wind binary Apep
碰撞风双星Apep的红外成像揭示了一个壮观的尘埃羽流,具有复杂的内部动力学,挑战了标准的碰撞风双星物理学。如果一颗快速旋转的沃尔夫-拉叶星位于该系统的中心,那么这些挑战可能会得到解决,这意味着Apep是银河系长时间伽马射线暴的祖先系统。解释Apep动力学的困难之一是系统中恒星的光谱组成不清楚。在这里,我们提出的视觉近红外光谱表明,Apep的中心组成部分是由两个经典的沃尔夫-拉叶星的碳(WC 8)和氮序列(WN 4 - 6 b)亚型。我们认为,这样的分配代表了最强的情况下,在银河系中的一个经典的WR+WR的二元系统。测得WC 8和WN 4 - 6 b星的终端视线风速分别为$2100 \pm 200$和$3500 \pm 100$ km s $^{-1}$。如果这两颗恒星的质量损失率在它们的光谱类别中是典型的,那么碰撞风的动量比预计为$\approx$ 0.4。由于尘埃羽流的膨胀速度显着小于任何一个测得的终极速度,我们探讨的建议,沃尔夫-拉叶风是各向异性的。如果WC 8恒星产生速度为$\approx$ 530 km s $^{-1}$的明显缓慢的赤道风,我们可以恢复与观测到的尘埃膨胀速度一致的激波压缩风速。如此缓慢的风速可以由沃尔夫-拉叶星的近临界旋转驱动。
2020-05-01 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Decoupled Sectors and Wolf-Rayet Galaxies
最近有人提出,伽马射线暴(GRB)事件可能是由一个暗物质扇区子成分的存在而改变的,该子成分在一个不间断的U(1)下带电。这一提议依赖于在伽马射线暴所在的星系的恒星形成区域中存在非平凡密度的带电暗物质。我们讨论了四个沃尔夫-拉叶星系(NGC 1614,NGC 3367,NGC 4216和NGC 5430),它们在恒星形成区应该含有相当数量的暗物质气体和可见物质气体。我们发现,暗喷流功率的比例,可见喷流功率仅取决于粒子的质量和电荷的比例时,密度是相等的,允许这些输入参数直接探测未来的观测伽玛射线暴。
2015-06-02 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The origin and impact of Wolf-Rayet-type mass loss
经典沃尔夫-拉叶(WR)星是大质量恒星演化后期的一个重要阶段。作为贫氢的大质量恒星,这些天体已经失去了它们的外层,同时仍然通过它们突出的发射线光谱表明的强风失去进一步的质量。沃尔夫-拉叶星已经在许多不同的星系中被探测到。它们的强风是恒星演化和星族合成模型的主要成分。然而,一个关于它们强烈质量损失的连贯的理论图景才刚刚开始出现。特别是,WR星的出现作为金属丰度(Z)的函数仍然远未被理解。为了揭示沃尔夫-拉叶星复杂而密集的风的性质,我们采用了新一代的模型大气,包括在不断扩大的非LTE情况下风流体动力学的一致解决方案。有了这项技术,我们可以剖析驱动风的成分,并预测氢耗尽的大质量恒星的质量损失。我们的建模工作揭示了一个复杂的图片与强大的,非线性的依赖关系的亮度质量比和Z与陡峭的,但不完全突然发病WR型风氦星。我们的研究结果,我们提供了一个理论上的动机,人口的氦星在低Z,这不能通过WR型光谱特征检测。我们的研究大规模氦星大气模型产生的第一个质量损失配方来自第一性原理在这个政权。在恒星演化模型中实现我们的第一个发现,我们展示了传统方法如何倾向于高估年轻宇宙中WR型质量损失。
2022-02-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR