3D Models of Radiatively Driven Colliding Winds In Massive O+O Star Binaries: I. Hydrodynamics
采用三维流体动力学模型研究了大质量恒星双星中的风-风碰撞动力学,该模型考虑了引力、风的驱动、恒星的轨道运动和激波等离子体的辐射冷却。在这第一篇论文中,我们将我们的研究限制在主序列O+O二进制。风-风碰撞区域的性质高度依赖于冲击等离子体的冷却程度,以及冲击等离子体的流动时间尺度与轨道时间尺度的比率。在封闭系统中,由于风在加速到终端速度之前发生碰撞,因此震前风速较低。辐射抑制也可以降低震前风速。总之,这些效应可以导致激波后气体的快速冷却。辐射抑制在更广泛的系统中不太重要,在那里风在碰撞之前被加速到更高的速度,并且由此产生的碰撞区域可以在很大程度上是绝热的。在具有偏心轨道的系统中,在近星通过期间形成的冷气体甚至可以在远星处持续存在,然后被烧蚀并混合到周围环境中和/或加速离开系统。
2009-04-01 astro-ph.SR
3D hydrodynamical survey of the impact of a companion on the morphology and dynamics of AGB outflow
利用高分辨率ALMA观测,在低质量演化恒星的星周包层中检测到类似于在后AGB恒星和行星状星云中观察到的复杂结构。这些偏离球面对称的现象被认为主要是由与伴星或行星的相互作用引起的。利用三维流体动力学模拟,我们研究了双星伴星对AGB外流的风场形态和动力学的影响。我们分类的风结构和形态,形成在这些模拟中使用的分类参数,构造与二进制配置的特征参数。最后得出结论,如果伴星质量足够大,它通过弹弓机制改变风的膨胀速度。
2022-07-28 astro-ph.GA astro-ph.SR
Feedback from Winds and Supernovae in Massive Stellar Clusters
我们模拟了大质量的恒星反馈的影响,通过风和SNE,不均匀的分子物质遗留下来的一个大规模的星团的形成。我们使用3D流体动力学模型与温度相关的平均粒子质量来模拟分离的分子,原子和电离相。我们发现风沿着低密度通道吹出分子团,并逐渐将密度较高的物质烧蚀到这些通道中。然而,稠密的分子气体令人惊讶地长寿,并且不会立即受到星团中第一颗恒星爆炸的影响。
2012-09-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Radiation-Driven Wind Hydrodynamics of Massive Stars: A Review
本文综述了大质量恒星线驱动星风理论(m-CAK),详细分析了运动方程的拓扑结构,数值求解了三种星风解,并利用LambertW函数导出速度剖面解析近似,探讨了慢解的适用性。
2023-05-19 astro-ph.SR
Radiation Hydrodynamics using Characteristics on Adaptive Decomposed Domains for Massively Parallel Star Formation Simulations
提出了一种在大规模并行计算机上利用自适应网格加密和区域分解求解辐射转移问题的算法。求解器基于特征线法,该方法需要自适应光线跟踪器,该光线跟踪器集成了辐射转移方程。辐射场被分为局部和全局分量,分别处理,以克服非局部性问题。该求解器是在磁流体动力学代码FLASH的框架内实现的,并通过算子分裂步骤耦合。目标是在恒星形成模拟的背景下研究辐射,重点是早期盘的形成和演化。这就需要对辐射物理进行适当的处理,包括光学薄和光学厚的区域,特别是过渡区。我们成功地证明了我们的方法的准确性和可行性,在一系列标准的辐射转移问题和两个三维塌陷模拟类似的早期阶段的原恒星和光盘形成。
2015-04-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
Hydrodynamic simulation of Cygnus OB2: the absence of a cluster wind termination shock
本研究通过对模拟Cygnus OB2星协的大质量星团开展流体动力学模拟,发现其恒星分布过散无法形成大尺度星团风终止激波,风相互作用效应弱于预期,挑战了该区域超高能辐射的现有认知。
2024-06-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of Stellar Rotation in Parker's Hydrodynamic Stellar Wind Model: How Protostars and Strong Rotators Lose their Angular Momentum Fast
本文讨论了在Parker [9]的流体动力学星风模型中,恒星自转和由此产生的方位星风流的影响。特别令人感兴趣的是一个全新的流体动力学物理学的出现,通过一个新的临界点在恒星风流动,这取代了临界点在帕克的[9]流体动力学模型。恒星自转的影响导致新的临界点出现在日冕的较低位置,因此恒星风在日冕中经历了更强的加力燃烧室(如飞机喷气发动机)作用。对于强转子,新的临界点出现在一个固定的位置,对于一个给定的恒星,只确定的基本恒星参数,如质量M和角速度,尽管在恒星风环境的变化。恒星的自转导致了更强的密度下降,并在距离恒星很远的地方增强了星风的加速-这种效应甚至在靠近恒星的地方实现,对于强旋转体。恒星旋转导致与恒星风流动相关的有效拉伐尔喷嘴的物理喉部截面变得更窄,表明流动加速增强。因此,恒星的自转导致了稀薄和更快的恒星风流动,而质量通量没有变化,因此提供了一个有效的物理机制,为原恒星和强转子快速失去角动量。
2018-09-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Radiation hydrodynamics simulations of massive star formation using Monte Carlo radiation transfer
我们提出了一个辐射流体动力学模拟的形成一个大质量的恒星使用的Monte Carlo处理的辐射场。我们发现,强大的,高速双极腔驱动的辐射从原恒星,吸积发生随机从拱星盘。我们已经计算了光谱能量分布和图像在每个时间步,这可能在未来被用来比较我们的模型与光度,光谱和干涉观测年轻的大质量恒星物体。
2012-09-07 astro-ph.SR
Three-dimensional hydrodynamical models of wind and outburst-related accretion in symbiotic systems
引力聚焦风吸积在双星系统组成的演化恒星与气体信封和一个紧凑的吸积同伴是一个可能的机制来解释共生双星的质量转移。利用全球三维流体动力学数值模拟方法研究了在静止和爆发阶段,由主晚型分量产生的强风引起的次级恒星周围的质量吸积。特别地,考虑了质量增长率对质量损失率、风参数和风爆发发展阶段的依赖性。对于一个典型的风从一个渐进的巨大的分支星的质量损失率为1 e-6 Msun/年和风速为20-50公里/秒,质量转移通过一个集中的风导致有效的下降到二次。在静止期和爆发期,风速和质量损失率各不相同,比标准的邦迪-霍伊尔-利特尔顿近似值大20- 50%,从初级质量损失的5%-20%的次级吸积率得到。这种机制可能是一个重要的方法来解释所观察到的吸积光度和吸积率的周期性调制的广泛的相互作用的二元系统。
2017-04-11 astro-ph.SR
Three-dimensional hydrodynamical simulations of mass transfer in binary systems by a free wind
预计双星系统中的大部分恒星在其演化过程中的某个时刻会发生质量和角动量交换,这可能会极大地改变系统的化学和动力学性质和命运。星风相互作用是宽双星的一个重要过程。然而,风的质量传递的细节仍然没有很好地理解。我们进行三维流体动力学模拟的风在二元系统中的质量转移,探索质量吸积效率和质量外流的几何形状,从0.05到1.0的质量比范围。特别是,我们专注于一个自由风的情况下,其中一些物理机制加速驱逐风的物质平衡的质量损失的恒星与风速相当于系统的轨道速度的重力。我们发现质量吸积效率和吸积比角动量随系统质量比的增大而增大。对于绝热风,我们得出,对于质量比在0.05和1.0之间的情况,次级星的吸积效率在0.1%到8%之间变化。
2017-09-19 astro-ph.SR
Coupling hydrodynamics with comoving frame radiative transfer: I. A unified approach for OB and WR stars
背景:二十多年来,恒星大气代码一直用于推导大质量恒星的恒星和风参数。虽然它们已经成为一个强大的工具,并充分再现所观察到的光谱外观,它们几乎不能用于测量参数以上。一个主要的障碍是由于使用规定的质量损失率和风速场,计算的辐射场和风层结之间的不一致。目标:我们提出了新一代流体动力学一致的非局部热平衡(非LTE)恒星大气模型,允许辐射驱动的恒星风的详细研究的概念。作为第一个演示,这种新的模型被应用到一个大质量的O型星。方法:采用正交设计法在早期工作的基础上,PoWR代码已被扩展,可选择一致地求解流体动力学方程以及统计方程和辐射转移,以获得流体动力学一致的大气层结。在这些模型中,整个速度场迭代更新连同质量损失率的调整。结果:概述了使用共运动坐标系辐射转移获得流体力学一致模型的概念。为了提供一个有用的基准,我们提出了一个演示模型,这是出于描述研究的O 4超巨星Zeta Pup。所获得的恒星和风参数在目前的文献值范围内。结论:第一次,PoWR代码已被用来获得一个流体动力学一致的大质量O星模型。这是通过对早期用于沃尔夫-拉叶星的概念进行深刻修改而实现的。速度场是由各种因素形成的,这些因素对辐射加速度有贡献,特别是在外部风中。(...)
2017-04-27 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Spectroscopy and hydrodynamics of dense stellar winds
分析沃尔夫-拉叶星的光谱需要对其膨胀的大气进行充分的非LTE建模。30年前,Mihalas等人发展了求解同动参考系中辐射转移的数值格式。如今,最复杂的代码可以处理数百个显式的非LTE电平或超电平,并考虑金属线覆盖。与观测光谱的有限的协议表明,模型简化仍然是严重的。一个必须受到指责的近似是同质性。星风在小尺度上的聚集很容易实现,而“宏观聚集”仍然是一个很大的挑战。首先研究表明,宏观聚团作用会降低O星光谱中天鹅座P线轮廓的强度,并对星风X射线谱产生较大影响。Castor、Abbot和Klein提出的辐射驱动风的经典模型无法解释沃尔夫-拉叶星的高密度风。只有当我们解决了详细的非LTE辐射转移一致的流体动力学方程,质量损失率以上的单散射限制已经获得。
2009-09-03 astro-ph.SR
Hydrodynamic Winds From Twin-Star Binaries
恒星风通过质量损失塑造恒星的演化。在双星系统中,它们还通过改变轨道来塑造恒星的演化。在本文中,我们使用流体动力学模拟来研究出现近等温风从同双双星。我们改变了模型恒星填充洛希叶的程度和风的温度。初始静止在恒星表面,风加速远离双组分通过音速表面超音速向外速度。在双星充满洛希瓣的情况下,一个共享的亚音速区域包围着两个组成部分。我们发现,从密切的双星双星的质量损失率增强相对于预期从两个单一的对象风。这种二进制增强最好作为风速与轨道速度之比的函数进行建模。同样,我们发现,风出现的特定角动量可以在二进制组件和外部拉格朗日点之间变化,这取决于风速与轨道速度的比值。考虑到质量和角动量损失可以建模为简单的函数的风速,我们的研究结果可能是广泛适用于密切的,质量相等的二进制文件的演变。一个特别重要的潜在应用是大质量的,密切的双星,这可能是通过化学均匀演化通道的双黑洞合并的祖先。
2020-07-14 astro-ph.SR
Radio observations of colliding winds in massive stars
这篇简短的评论描述了大质量恒星碰撞风的射电观测,从20世纪90年代初提出的碰撞风模型的第一个直接观测支持开始,该模型用于解释一些大质量恒星的非热射电和热X射线发射。详细介绍了高偏心率WR+O恒星系统WR 140的研究,以及最近对O恒星系统的观测。还讨论了几乎所有的大质量恒星,表现出非热行为和一些战略,寻找新的系统的二元性质。
2009-08-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulating the circum-stellar environment of supernova and GRB progenitors by combining stellar evolution models and hydrodynamical code
大质量恒星周围的介质受到恒星风的强烈影响。这些恒星风取决于各种恒星参数(有效温度、光度、化学成分、自转等),它们作为时间的函数而变化。利用经典的恒星演化程序获得的风场特性,可以对星周介质进行考虑风场时变的多维流体动力学模拟。在这里,我们提出了一个快速旋转的恒星周围的介质模拟的初步结果。将这些模拟结果与观测到的星周介质的性质进行比较,将有助于更好地理解恒星风与星际介质的相互作用,并可能对大质量恒星周围质量损失的过去历史提供线索,为恒星模型提供约束。
2011-09-12 astro-ph.SR
Coupling hydrodynamics with comoving frame radiative transfer: II. Stellar wind stratification in the high-mass X-ray binary Vela X-1
船帆座X-1是一个原型的高质量X射线双星(HMXB),在一颗早期B超巨星施主星的近轨道上有一颗中子星(NS)。施主星的风在NS上的吸积为其强大的X射线亮度提供了动力。要理解HMXB的物理学,需要对施主星风有详细的了解。目标:为了获得一个真实的图片的施主星船帆座X-1,我们构建了一个流体动力学一致的大气模型描述风层结,同时适当地再现观测到的施主光谱。为了研究X射线照明如何影响恒星风,我们计算了不同X射线光度制度的其他模型。方法:采用正交设计法我们使用最近更新的版本的PoWR代码一致地解决流体动力学方程与统计方程和辐射转移。结果:船帆座X-1内的风是由多种元素的离子驱动的,其中Fe III和S III在外部风中占主导地位。模型预测的质量损失率与早期的经验研究一致。质量损失率几乎不受风中存在的吸积NS的影响。确认终端风速为$v_\infty \approx 600$ km/s。另一方面,NS所处的内部区域中的风速仅为$\approx 100$ km/s,这在标准$β$速度定律的基础上是不期望的。在X射线水平增强的模型中,外部风的速度场可以改变。如果X射线通量太高,由于电离增加,加速就会中断。结论:考虑到辐射流体动力学,我们的Vela X-1施主大气模型揭示了NS位置的低风速,并提供了这一重要HMXB中风驱动的定量信息。
2017-11-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiation-driven stellar winds at the fast-slow transition: new hydrodynamic solutions
Universidad Nacional de La Plata(拉普拉塔国立大学);CONICET-UNLP(阿根廷国家科学研究委员会-拉普拉塔国立大学);Universidad Mayor(麦瑟尔大学);Universidad de Valparaíso(瓦尔帕莱索大学)
本文研究辐射驱动风在快速与δ-慢速过渡区的水动力学解,通过ZEUSS-3D代码计算H I、He I和Si IV的谱线轮廓,发现新的稳定解并探讨其对风结构的影响。
2026-04-17 astro-ph.SR
Improved velocity law parameterization for hot star winds
热星风的速度定律通常通过所谓的贝塔速度定律来参数化。虽然这种参数化源于理论上的考虑,但它并不是对流体动力学计算得出的风速定律的最准确描述。我们表明,我们的流体动力风模型的速度剖面可以通过多项式逼近更好地描述。对于相同数量的自由参数,这种近似比β速度定律提供了更好的拟合。
2011-09-26 astro-ph.SR
Radiation-ionization hydrodynamic simulations of AGN line-driven winds lead to transient shielding and BAL/UFO signatures
School of Physics and Astronomy, University of Southampton(南安普顿大学物理与天文学院);Eureka Scientific Inc.(尤里卡科学公司);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,法国国家科学研究中心,天体物理学与行星学研究所);Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);Department of Physics, Astrophysics, University of Oxford(牛津大学物理与天体物理系);School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast(贝尔法斯特女王大学数学与物理学院)
研究通过多频多向蒙特卡洛辐射光致电离水动力学模拟,探讨AGN线驱动风在X射线密集环境中的暂态屏蔽效应及BAL/UFO特征形成机制。
2026-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
State-of-the-art simulations of line-driven accretion disc winds: realistic radiation-hydrodynamics leads to weaker outflows
本文提出自洽处理频率依赖辐射转移、电离状态和辐射加速度的2.5D辐射流体动力学方法,发现AWD中真实线驱动外流因过度电离而显著减弱。
2023-12-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Collapse of massive magnetized dense cores using radiation-magneto-hydrodynamics: early fragmentation inhibition
我们报告的结果辐射磁流体动力学计算的背景下,高质量的恒星形成,第一次使用自洽模型的光子发射(即通过热发射和辐射冲击)和高分辨率必要的解决适当的磁制动效应和辐射冲击的尺度<100 AU。我们研究了磁场、湍流和辐射转移对大质量致密核坍缩和碎裂早期阶段的综合影响。我们确定了一个新的机制,抑制初始破碎的大规模致密的核心,磁场和辐射转移相互作用。我们表明,这种相互作用变得更强的磁场强度增加。磁力制动向外输送角动量,降低旋转支撑,从而增加下落速度。这增强了由于第一个核心上的吸积激波的辐射反馈。我们推测,高度磁化的大质量致密核心是孤立的大质量恒星形成的良好候选者,而中等磁化的大质量致密核心更适合形成OB协会或小星团。
2011-10-13 astro-ph.SR
3D Hydrodynamic & Radiative Transfer Models of X-ray Emission from Colliding Wind Binaries
碰撞风双星(CWB)是X射线天体物理学的独特实验室。这些系统中的大质量恒星拥有强大的恒星风,速度高达3000 km/s $^{-1}$,它们的碰撞导致热等离子体(高达$\sim10^8$ K)发射热X射线(高达$\sim$ 10 keV)。许多X射线望远镜都观测到了CWB,包括朱雀,我们的工作旨在模拟这些X射线观测。我们使用三维光滑粒子流体动力学(SPH)来模拟风-风相互作用,然后执行三维辐射转移来计算出射X射线通量,通过X射线望远镜的响应函数折叠直接与观测比较。在这些程序中,我们提出了我们的模型,朱雀观测的多年周期,高偏心系统$η$船底座和WR 140。模型再现了远离近星点的观测结果,但只有$η$船底座的X射线光谱在近星点再现; WR 140模型在这个更复杂的阶段产生了太多的通量。
2014-05-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Behaviour of Pulsations in Hydrodynamic Models of Massive Stars
我们已经计算了脉动的大质量恒星使用非线性流体动力学代码,包括随时间变化的对流。基本结构模型基于Meynet等人(1994)发表的标准网格。使用基本结构,我们计算了包络模型,其中包括恒星的外部百分之几。这些模型可以深入到至少200万K的深度。这些模型的质量从40到85太阳质量不等,显示了一系列的脉动行为。我们发现模型具有很长的周期脉动($>$ 100 d),导致表面性质的高振幅变化。我们还发现了一些模型,显示爆发般的行为。这种行为的细节进行了讨论,包括由此产生的风质量损失率的计算。
2014-09-05 astro-ph.SR
Self-consistent modelling of line-driven hot-star winds with Monte Carlo radiation hydrodynamics
线相互作用产生的辐射压力是天体物理系统中外流的主要驱动力,它在热恒星或激变变星、大质量年轻恒星和活动星系核的吸积盘中产生的外流中起作用。在这项工作中,一个新的辐射流体动力学方法来模拟线驱动的热星风。通过将Monte Carlo辐射转移方案与有限体积流体动力学方法相结合,可以自洽地模拟线驱动的质量流出,这得益于Monte Carlo技术在处理多线效应(例如多次散射)和处理任意多维配置方面的优势。在这项工作中,我们详细介绍了我们的方法,突出的关键数值技术和验证其操作在一些简化的应用程序,特别是在一系列自洽的,一维的,Sobolev型,热星风计算。我们的方法的实用性和准确性证明了通过比较所获得的结果与预测的各种配方的所谓的CAK理论和面对的计算与现代先进的技术预测的风结构。使用这些计算,我们还指出了我们的方法提供的一些有用的诊断功能。最后,我们讨论了我们的方法,一些可能的扩展和潜在的未来应用程序的一些目前的局限性。
2015-08-14 astro-ph.SR
2D wind clumping in hot, massive stars from hydrodynamical line-driven instability simulations using a pseudo-planar approach
内容:由于线驱动(LDI)的强烈内在不稳定性,热的大质量恒星的辐射驱动风中的聚集自然产生。但是LDI风模型到目前为止大多局限于一维,主要是因为多维辐射力的计算存在严重的计算挑战。目的:模拟和研究由LDI引起的风结构的动力学和多维性质。研究方法:我们引入了一个“伪平面”,“框在一个风”的方法,使我们能够有效地计算线力的径向和横向方向,然后使用这种方法进行二维辐射流体动力学模拟的时间依赖性风。结果如下:我们的2D模拟表明,LDI首先表现出模仿在1D模型中看到的典型的壳结构,但这些壳然后如何迅速分解成复杂的2D密度和速度结构,其特征是嵌入在快速和稀薄气体的较大区域中的小规模密度“团块”。模拟的关键结果是,在统计上,发展良好的风的密度变化是相当各向同性的,并且特征长度尺度很小;典型的团块大小在2 R处为~0.01R,因此也导致相当低的典型团块质量~10^17 g。总体而言,我们的结果与理论预期的LDI生成的风结构的特征尺度是Sobolev长度的顺序。我们进一步证实了一些早期的结果,横向'填充'的径向压缩气体导致在2D模拟比在可比的1D模型中的结块因子稍低。最后,我们讨论了我们的方法对旋转LDI风模型,表现出一个有趣的组合,大规模和小规模的结构延伸到风基地的扩展。
2017-10-21 astro-ph.SR
Nucleosynthesis in neutrino-driven winds: influence of the nuclear physics input
我们进行了流体动力学模拟的长期演变的原中子星研究核合成使用由此产生的风轨迹。虽然在目前的风模式中发现的条件是不利于生产的重元素,在生产的r-过程元素与A $\approx$ 195的结果的熵的一个小的增强。这使我们能够探索其生产的流体动力学演变(风终止冲击)和核物理输入的敏感性。
2009-09-05 astro-ph.SR
Radiation-hydrodynamical simulations of massive star formation using Monte Carlo radiative transfer: I. Algorithms and numerical methods
我们提出了一套新的数值方法,计算流体力学计算中的辐射压力项,特别关注大质量恒星的形成。的辐射力是确定从蒙特卡洛估计,并使详细的微观物理,包括多色辐射和各向异性散射,在自由流动和光学厚度的限制,一个完整的治疗。由于新的方法是计算要求,我们已经开发了两种新的方法,加快算法。第一个是光子包分裂算法,使非常光学厚的区域中的蒙特卡罗过程的有效治疗。第二个是一个并行化的方法,分布在许多情况下的流体动力学域的蒙特卡罗工作量,从而在良好的缩放的辐射步骤。我们还描述了一个下沉粒子的方法,使我们能够遵循吸积到,和增长,原恒星的实施。我们详细介绍了新算法的广泛测试和基准测试的结果。
2015-01-23 astro-ph.SR
On the Weak-Wind Problem in Massive Stars: X-ray Spectra Reveal a Massive Hot Wind in μ Columbae
μ Columnoid是一颗典型的弱风O星,我们用Chandra LETG/ACIS-S获得了它的高分辨率X射线谱,用Suzaku获得了它的低分辨率谱。这使我们能够第一次研究X射线对真正的弱风系统中风结构的作用,并确定是否真的存在大规模的热风。的X射线发射测量表明,外流是一个数量级大于来自紫外线,是相称的名义风光度关系的O-星。因此,“弱风问题”--从冷风紫外线/光学光谱中识别--在很大程度上通过解释X射线中看到的热风来解决。从X射线谱线轮廓、多普勒频移和相对强度,我们发现这颗弱风星是其他晚O型矮星的典型代表。X射线光谱并不表明磁约束等离子体-光谱是软的,线加宽;朱雀光谱证实缺乏发射高于2千电子伏。相对谱线的位移和宽度也不表明离子对风的解耦作用。类氦三重态表明大部分的X射线发射是在离恒星相当近的地方形成的,在5个恒星半径之内。我们的研究结果挑战了这样一种观点,即一些OB星是偏离标准风光度关系的“弱风”星。风并不弱,但它很热,而且它的体积只有在X射线中才能检测到。
2012-08-03 astro-ph.SR
Coupling hydrodynamics with comoving frame radiative transfer. III. The wind regime of early-type B hypergiants
本研究使用PoWRhd代码构建了早型B超巨星的首个流体动力学一致模型,揭示了其星风主要由Fe III不透明度驱动且偏离beta定律,表明其星风特征与B超巨星相似而非过渡型,光谱外观与声速点以下的大气不均匀性有关。
2025-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiative magneto-hydrodynamics in massive star formation and accretion disks
我们简要介绍了我们新开发的辐射输运模块MHD模拟和两个实际应用。该方法结合了通量限制扩散近似的速度和射线追踪方法的高精度的优点。
2010-03-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling X-ray Emission Line Profiles from Massive Star Winds - A Review
钱德拉和XMM-牛顿X射线望远镜在天体物理学X射线源的研究和理解方面取得了许多进展。特别重要的是现代X射线仪器的光谱分辨率大大提高。许多大质量恒星的风增宽发射线已经被光谱解析。这篇文章回顾了单颗恒星X射线发射线轮廓形状的建模方法,包括平滑风,风与聚集,光学薄与厚线,以及依赖于半径的光吸收系数的影响。
2016-01-04 astro-ph.SR
Investigating the origin of cyclical wind variability in hot, massive stars - II. Hydrodynamical simulations of co-rotating interaction regions using realistic spot parameters for the O giant $ξ$ Persei
OB星表现出各种类型的光谱变化与风的结构,包括显然无处不在的离散吸收组件(DAC)的历史。这些特征被认为是由磁场或非径向脉动引起的。在本系列的第二篇论文中,我们重新审视了用于解释DAC形成的规范唯象流体动力学模型,并考虑了现代观测和更现实的理论预测。使用的约束假定的亮点位于O巨星$ξ$英仙座的表面上来自高精度的天基宽带光学光度与恒星的微变和振荡(MOST)空间望远镜获得的约束,我们产生的二维流体动力学模拟的同向旋转的相互作用区域的风。然后,我们计算合成的紫外线(UV)共振线轮廓使用Sobolev精确积分,并将其与历史时间序列的国际紫外线探测器(IUE),以评估所观察到的行为的$ξ$英仙座的DAC再现。测试三种不同的模型的斑点大小和强度,我们发现,经典的模式的变化,可以成功地复制其中两个:最小的斑点模型产生的吸收功能,是不兼容的观测。此外,我们测试的径向依赖性的电离水平线驱动的效果,但不能最终评估这个因素的重要性。总之,本研究自洽地将光学光度学和紫外光谱学联系起来,为更好地理解大质量恒星中亮斑范例背景下的周期性风变铺平了道路。
2017-06-12 astro-ph.SR
First 3D Radiation-Hydrodynamic Simulations of Wolf-Rayet Winds
经典的沃尔夫拉叶星(WR)是直接的超新星祖先,经历着剧烈的质量损失。因此,了解这种WR恒星的密集和快速流出对于理解恒星演化的高级阶段、大质量恒星对其环境的动力学反馈以及表征黑洞质量的分布至关重要。在本文中,我们开发了第一个时间相关的,多维的,辐射流体动力学模型的扩展光学厚的大气层和风流出的无氢经典WR星。一个通量限制辐射流体动力学方法是用有限体积网格模型WR流出。使用列表Rosseland平均不透明度和超音速流内预期的增强线不透明度的组合来描述不透明度。对于高光度的模式,辐射驱动的,密集的,超音速的风发射从深次表面区域与Rosseland平均不透明度的峰值。另一方面,对于低光度的模型,Rosseland平均不透明度不足以维持次表面区域的净径向流出。相反,在这种情况下,发展的是一种“标准”的线驱动风,它是从一个扩展的高度湍流的大气层上方的光学薄区域发射的。因此,我们在这里发现一个自然的过渡,从光学厚的流出经典WR星光学薄风的热,紧凑的次矮星,在我们的模拟中,这种过渡发生在一个光度约为40%的爱丁顿光度。由于风发射机制的变化,这种转变也伴随着平均质量损失率的大幅下降(在低光度端)。
2022-09-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic fields, winds and X-rays of the massive stars in the Orion Nebula Cluster
在一些大质量恒星中,磁场被认为限制了向外流动的辐射驱动风。虽然理论模型和MHD模拟能够说明这种磁化风的动力学,但这种风场相互作用对磁星的可观测特性(X射线发射,光度和光谱变化)的影响仍然不清楚。本研究的目的是通过提供经验观测和对抗理论来检验OB星的磁性、星风和X射线发射之间的关系。结合COUP调查的猎户座星云星团,我们进行了spectropolarimatric ESPaDOns观测,以确定该集群的大质量OB星的磁特性。
2010-10-11 astro-ph.SR
The nature and consequences of clumping in hot, massive star winds
这篇评论描述了小尺度结构的证据,“集群”,在辐射线驱动的热,大质量恒星的风。特别是,我们专注于研究在何种程度上模拟的强不稳定性固有的线驱动可以解释大量的观测证据风聚集,以及如何正确地解释广泛的结构密度和速度时,解释各种风诊断用于获得质量损失率。
2011-10-03 astro-ph.SR
Sub-mm free-free emission from the winds of massive stars in the age of ALMA
研究了大质量恒星风的热射电和亚毫米辐射,定量地分析了星风加速区和星风聚集对辐射的贡献。在已有理论的基础上,提出了一种利用Castor,Abbott & Klein(1975)的线驱动恒星外流的结果计算热射电和亚毫米辐射的方法。结果表明,在10 2 GHz < ν < 10 4 GHz范围内,谱指数变化很大.这对应于风的加速区域和风的聚集,导致对风速定律和聚集参数的强烈依赖。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)是第一个具有光谱窗口和灵敏度的天文台,可以在探测大质量恒星加速区所需的高频下进行观测。在一个合理的质量损失率和距离的范围内,通过大质量恒星射电/亚毫米光谱的不同部分的光谱指数的偏差,预测的通量水平的偏差,作为包括风加速区域和聚集的结果,足以被ALMA检测到。因此,这两种机制都需要包括在内,以充分了解大质量恒星的质量损失率。
2016-08-31 astro-ph.SR
X-ray Spectroscopy of the Radiation-Driven Winds of Massive Stars: Line Profile and Line Ratio Diagnostics
大质量恒星通过与其光球的热紫外线辐射相关的辐射动量驱动强大的超音速风。激波现象在这些风中无处不在,将它们加热到数百万度,有时甚至数千万度。来自冲击加热等离子体的发射线光谱提供了对风的物理条件的强有力的诊断,这反过来又提供了对风冲击加热模型的约束。在这里,我将展示如何X射线线传输的影响,光电吸收的部分电离的风的组成部分,以及如何可以建模,以确定天体物理学的重要质量损失率,这些恒星风。我还讨论了类氦离子亚稳态激发能级的光激发如何提供有关磁通道大质量星风中热等离子体位置的关键信息。
2009-05-21 astro-ph.SR
Interacting winds in massive binaries
大质量恒星的特征是当两颗这样的恒星被束缚在一个双星系统中时,它们之间会发生高能量的恒星风相互作用。这些相互作用的特征现在在很宽的波长范围内被发现,包括无线电域,光学波段,以及X射线甚至伽马射线。因此,正确理解这些效应对于从光谱和光度观测中获得大质量双星组成部分的基本参数是很重要的。
2014-01-15 astro-ph.SR
Constraints on decreases in Eta Carinae's mass loss from 3D hydrodynamic simulations of its binary colliding winds
最近的研究表明,在1999年至2010年期间,大质量碰撞风双星船底座伊塔中的主星(伊塔A)的质量损失率下降了2-3倍。我们给出了在3个Eta A质量损失率(2.4、4.8和8.5 x 10^-4 M_sun/yr)下,Eta Car碰撞风的大(r = 1545 au)域和小(r= 155 au)域3D光滑粒子流体动力学(SPH)模拟结果,研究了对双星风-风碰撞(WWC)动力学的影响。这些模拟包括轨道运动,光学薄辐射冷却和辐射力。我们发现,埃塔A的质量损失率极大地影响了时间依赖的流体力学在所有的空间尺度调查。模拟结果还表明,伴星(Eta B)的激波后风在近星点通过期间从绝热状态转变为辐射冷却状态。SPH模拟与Eta A光谱的一维辐射转移模型一起显示,Eta A的质量损失率下降2倍或更多,将导致许多多波长观测值的实质性变化。最近的观测结果与模型的预测并不完全一致,这表明埃塔A的质量损失率的任何下降都可能是在2004年之后发生的。我们推测,最近观察到的Eta Car的大部分变化是由于WWC开度角的小幅增加而产生的显著影响,因为我们对系统的视线靠近WWC区的密集壁。Eta A的质量损失率适度下降可能是原因,但Eta B的风/恒星参数的变化还不能完全排除。我们建议在2014年Eta Car的下一个近星点期间进行观测,以进一步测试Eta A质量损失率的降低。如果埃塔A的质量损失率正在下降,并继…
2013-10-01 astro-ph.SR
Intrinsic polarization of Wolf-Rayet stars due to the rotational modulation of the stellar wind
快速旋转的沃尔夫-拉叶星被认为是长时间伽马射线暴的祖先。然而,该模型的观察测试存在问题。沃尔夫-拉叶星的谱线起源于膨胀的星风,因此很难用光谱法确定它们的自转速度。由于恒星风的旋转调制,沃尔夫-拉叶星的内禀偏振可以提供一种间接的方法来确定这些恒星的旋转速度。然而,为此目的需要详细的风模型。我们确定的内在偏振的沃尔夫-拉叶星流体动力学风模型作为旋转速度的函数。利用2.5维流体动力学模拟计算了沃尔夫-拉叶星的旋转风结构。模拟帐户的恒星表面的变形,由于旋转,重力变暗,和非径向力。从导出的模型中,我们计算了恒星的内禀偏振。质量损失率的比例考虑到沃尔夫-拉叶星的实际风密度。流体动力学风模型预测的长轴风结构,这导致一个相对较低的偏振水平。即使是相对较大的自转速度也是观测限制所允许的。所得的风结构与以前得到的旋转光学薄风的风结构相似。导出的沃尔夫-拉叶星自转速度上限与长持续时间伽马射线暴模型并不矛盾
2021-11-12 astro-ph.SR
Radiation-driven winds of hot luminous stars. XVI. Expanding atmospheres of massive and very massive stars and the evolution of dense stellar clusters
背景:星暴,特别是它们的大质量恒星,在星系的演化中起着至关重要的作用。大质量恒星的恒星风不仅会显著影响其周围环境,而且质量损失也会深刻影响恒星本身的演化。除了每颗恒星的演化,大质量星暴星团的致密核心的演化也受到N体相互作用的影响,而通过合并形成的超大质量恒星可能对星团的演化具有决定性的影响。目的:介绍一种带风的O型恒星大气的先进诊断方法,包括评估丰度、恒星和风参数测定的准确性。研究方法:我们结合一致的模型,详细的恒星演化计算大质量和非常大质量的单星膨胀的大气层致密的星团的演变。要准确预测超大质量恒星的质量损失率,需要对膨胀大气中的统计平衡、流体动力学和辐射过程进行高度一致的处理。结果如下:我们提出了计算质量损失率,终端风速,和光谱能量分布的大质量和非常大质量的恒星不同的金属丰度,从大气模型计算的一致性提高了水平。结论:使用我们计算的质量损失率进行的恒星演化计算表明,低金属丰度的超大质量恒星只损失了非常少量的质量,这使得超大质量的第三星族恒星不太可能导致星际介质中显著的氦富集。太阳金属丰度的恒星有较高的质量损失率,但这些损失率并不高到足以排除在密集星团中合并形成的超大质量恒星,这些恒星的质量足以形成中等质量的黑洞。
2011-11-24 astro-ph.SR
Strong Coupling of Hydrodynamics and Reactions in Nuclear Statistical Equilibrium for Modeling Convection in Massive Stars
本文提出在简化谱延迟校正框架中耦合核统计平衡与流体动力学的方法,实现二阶精度和 GPU 加速,用于模拟大质量恒星核心坍缩前的对流过程。
2024-10-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Pulsar wind nebulae of runaway massive stars
大质量恒星中有相当一部分在星系的星际介质中高速运动。在它们作为核心坍缩超新星死亡后,一个可能的最终演化状态是一颗快速旋转的磁化中子星,将其星周介质塑造成脉冲星风星云。要了解脉冲星风星云的性质,就需要了解其大质量祖先的演化历史。使用2.5D磁流体动力学模拟,我们表明,在失控的高质量红超巨星超新星祖先的背景下,其随后的脉冲星风星云的形态受到强烈的影响,风的已不复存在的祖星preshaping恒星周围的整个过去的生活。特别是,被遮蔽的失控大质量恒星的脉冲星风星云海港的不对称功能的形态的祖先风吹腔,诱导投影不对称向上向下同步辐射。
2022-06-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Discrete Absorption Components from 3-D spot models of hot star winds
热的大质量恒星的风是可变的,从过程中发生在大和小的空间尺度。这种风变率的一个特殊情况是“离散吸收分量”(DAC),表现为向外移动的紫外线共振线光谱的密度特征。这种DAC被认为是由恒星风中的大规模螺旋形密度结构引起的。我们认为新的3-D辐射流体动力学模型的旋转热星风和研究出现的共同旋转的螺旋结构,由于当地的(伪)在恒星表面上的磁点。随后,流体动力学模型被用来检索DAC的合成紫外光谱创建的3-D短特性辐射转移代码的光谱签名。
2022-11-17 astro-ph.SR
3D Simulations of Magnetic Massive Star Winds
由于计算的要求和数值计算的困难与坐标奇异性在球面几何,完全动态的三维磁流体动力学(MHD)模拟的大质量星风是不容易的。在这里,我们报告的第一个这样的三维模拟使用$θ^1$ Ori C(O5.5 V)作为模型的初步结果。倾斜磁旋转体$θ^1$ Ori C是其环星环境中的硬X射线发射等离子体源。我们的数值模型可以解释这颗恒星的硬度和X射线发射的位置,证实磁约束风激波(MCWS)是一些大质量恒星中硬X射线的主要机制。
2012-03-07 astro-ph.SR
Metastable Helium Absorptions with 3D Hydrodynamics and Self-Consistent Photochemistry II: WASP-107b, Stellar Wind, Radiation Pressure, and Shear Instability
本文介绍了WASP-107 b的亚稳态氦(He*)观测的模拟,迄今为止最高的信噪比检测,由三种不同的仪器确认。我们采用全三维流体动力学加上共同发展的非平衡热化学和射线跟踪辐射,预测质量损失率,温度分布,合成He* 线轮廓和光变曲线的第一原理。我们发现,一个恒星风强于太阳所需要的观测严重蓝移线轮廓和不对称的过境光变曲线。与以前的信念相反,我们认为,辐射压力可以是重要的Ly $α$的意见,但{ \it不}他 *。我们发现WASP-107 b正在以$\dot{M} \simeq 1.0\times 10^{-9}~M_\oplus~{\rm yr}^{-1}$的速度失去质量。虽然$\dot{M}$的变化由$<1~\%$给定恒定的风和辐射从主机,剪切不稳定性仍然出现风的影响,产生$\sim 10~\%$波动的He* 过境深度超过一小时的时间尺度。通常假设He* 渡越深度指示$\dot{M}$的波动是有问题的。拖尾比行星邻近更容易受到剪切不稳定性的影响,因此蓝移机翼中的线轮廓变化更大,而中星后的凌日光变曲线变化更大。我们强调Ly $α$(高海拔,低密度)和He*(低海拔,高密度)过境观测之间的协同作用,特别是同时的,产生更好的了解行星外流和恒星风的属性。
2020-12-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Winds of Massive Magnetic Stars: Interacting Fields and Flow
我们目前的结果的三维数值模拟的磁约束,辐射驱动的恒星风的大质量恒星,进行使用天体物理MHD代码冥王星,重点是了解无线电和亚毫米发射的旋转变化。辐射驱动根据Castor,Abbott和Klein的辐射驱动风理论来实现。许多磁性大质量恒星的磁轴相对于自转轴是倾斜的。这种错位导致了复杂的风结构,因为磁约束、离心加速和辐射驱动作用将星周等离子体引导到弯曲的盘中,其可观察的特性在多个波长中应该是明显的。这种结构被分析来计算自由-自由热射电辐射,并确定特征强度图和射电光变曲线。
2017-11-30 astro-ph.SR
Realistic 3D hydrodynamics simulations find significant turbulent entrainment in massive stars
我们对恒星结构和演化的理解来自一维(1D)恒星模型是有限的多维过程发生在恒星内部的不确定性。然而,现在可以借助详细的三维(3D)流体动力学模型来测试和改进1D模型,由于计算资源的最新进展,该模型可以在短时间内重现复杂的多维过程。在这些过程中,湍流卷吸导致对流边界混合是最不了解和最有影响力的过程之一。在这里,我们提出了一套流体动力学模拟的结果,在一个大质量的恒星燃烧壳,并解释他们的湍流卷吸法的框架内从天体物理学。我们的模拟不同于以往的研究,在再现恒星环境的前所未有的现实主义程度。重要的是,在模拟中发现的强夹带突出了目前在一维恒星模型中实施对流边界混合的主要缺陷。因此,这项研究要求对如何在1D中模拟对流边界进行重大修订,特别是在这些模型中实现夹带。这将对超新星理论、核合成、中子星和黑洞物理学产生重要影响。
2022-08-16 astro-ph.SR
Limb-Darkened Radiation-Driven Winds from Massive Stars
我们计算了大质量恒星辐射驱动风理论中边缘变暗的有限圆盘修正因子的影响。我们求解了旋转辐射驱动风的一维m-CAK流体动力学方程的所有三个已知解,即,fast、Ω-slow和δ-slow。我们发现,对于快速的解决方案,质量损失率增加了一个因素\sim 10%,而终极速度减少约10%,当与解决方案相比,使用一个有限的磁盘校正因子从一个均匀明亮的恒星。对于另外两种慢解,变化几乎可以忽略不计。虽然临边暗化对风动量-光度关系没有影响,但它会影响合成线廓线的计算和精确风参数的推导。
2012-07-25 astro-ph.SR
Slowly, slowly in the wind: 3D hydrodynamical simulations of wind mass transfer and angular-momentum loss in AGB binary systems
AGB施主星双星系统中的风质量传递在钡星和CEMP星等多种天体的形成中起着重要作用。我们进行了一套全面的SPH模拟风失去AGB星的双星,为各种二进制质量比,轨道分离,初始风速和旋转速率的捐助者明星。模拟系统的初始参数被选择为与CEMP星的预期祖星相匹配。我们发现,风和恒星之间的相互作用的强度取决于风速轨道速度比($v_\infty/v_\mathrm{orb}$)和二进制的质量比。强相互作用发生在接近的系统和可比的质量比,并引起了一个复杂的形态的外流和大量的角动量损失,这导致了轨道的收缩。随着轨道分离的增加和伴星质量的减少,外流的形态以及角动量损失变得更类似于球对称风的情况。我们还探讨了潮汐相互作用的影响,并发现,对于轨道分离高达7-10 AU,取决于质量比,自旋轨道耦合的施主星发生在某些点在AGB阶段。如果初始风速是相对较低的,我们发现,共转的捐助星的结果在一个修改后的外流形态,类似风罗什瓣溢出。在这种情况下,质量吸积效率和角动量损失与非旋转施主不同。最后,我们提供了一个关系的质量吸积效率和角动量损失的函数$v_\infty/v_\mathrm{orb}$和二进制的质量比,可以很容易地实现在人口合成代码研究人口的钡星,CEMP星和其他产品的相互作用在AGB双星。
2019-03-11 astro-ph.SR
Diagnosing small- and large-scale structure in the winds of hot, massive OB-star
无论是观测上还是理论上都已经确定,炽热的大质量OB-恒星的风在广泛的空间尺度上是高度结构化的。本文首先讨论了与这些风的线驱动固有的强不稳定性相关的小尺度结构的后果。我们证明了正确处理这种风聚集的重要性,以获得可靠的估计质量损失率,也表明,不稳定的模拟扰动在较低的边界确实显示显着的聚集相当接近风基地,在一般协议的意见。但是,越来越多的大质量恒星也被发现拥有强大的表面磁场,这可能会引导恒星的外流,并诱发大规模的风结构和光谱诊断的周期性行为。本文的结论表明,多维,磁流体动力学风模拟,再加上详细的辐射传输建模,可以重现非常好的周期性巴耳末线发射观察到的缓慢旋转的磁性O星,如HD 191612。
2012-05-14 astro-ph.SR
Interferometry of Massive Stars: Multiplicity, Magnetism, and Stellar Winds
KU Leuven(荷语鲁汶大学);Georgia State University(佐治亚州立大学);Tel Aviv University(特拉维夫大学)
本文综述了恒星干涉测量在多普勒效应、磁性及恒星风研究方面的最新进展。
2025-11-29 astro-ph.IM astro-ph.SR
3-D Radiative Transfer Modeling of Structured Winds in Massive Hot Stars with Wind3D
利用Wind3D辐射转移(RT)程序,我们建立了大质量热星结构风的三维模型。我们研究了在B型超巨星HD 64760的风中观测到的大尺度结构的物理性质,并对Si IV λ1395中的离散吸收分量(DAC)和转动调制进行了详细的线轮廓拟合。我们开发参数化输入模型Wind3D与大规模的赤道风密度和速度结构,或所谓的“同向旋转相互作用区”(CIR)和“旋转调制区”(RMR)。参数化模型提供了高性能RT计算从头算流体动力学输入模型的重要优势。输入模型计算的加速使我们能够模拟和研究大质量热恒星扩展风中的各种物理条件。新的建模方法是非常灵活的约束HD 64760中的RMR的动态和几何风特性。我们计算的调制产生的径向密度增强,几乎线性地突出到赤道风的规则模式。我们发现,调制所造成的狭窄的“辐条状”风区。我们提出的流体动力学模型表明,线性形状的径向风图案可以引起的机械波作用在底部的恒星风从蓝超巨星。
2010-12-23 astro-ph.SR
Line Driven Acceleration using Multi-Frequency Radiation Hydrodynamics
我们使用多频辐射流体力学(rad-HD)来模拟球对称恒星风的辐射加速。我们展示了Athena++的rad-HD能力,用于一系列多组辐射传输的测试问题。然后,我们通过球对称、等温、“CAK”型线驱动风对单个谱线的辐射转移进行建模。我们发现,正确地占被吸收的辐射的多普勒频移,该力是很好地描述了由解析Sobolev线转移在超音速部分的解决方案,其中的流动是静止的,雅培波的影响是可以忽略不计的。与解析解不同的是,稳态解的再辐射是重要的,并导致风外部的非平凡辐射能量密度和通量。我们讨论了各种应用程序,这些多组的方法,目前计算上容易处理。
2019-11-20 astro-ph.HE astro-ph.SR