本文利用 TRES 研究含 CHE 内双星的大质量分级三体系统,揭示第三星质量转移与 ZLK 振荡对引力波源及恒星并合形成的重要影响。
摘要:
观测表明大质量恒星三体系统很常见,然而其演化尚未得到充分理解。我们研究内双星中的恒星经历化学均匀演化(CHE)的分级三体系统的演化,特别是为了理解第三星在引力波(GW)源形成中的作用。我们使用三体恒星快速种群合成代码 TRES 来确定这些系统在两种代表性金属丰度下的演化:Z = 0.005 和 Z = 0.0005。在所有包含 CHE 内双星的三体系统(CHE 三体)中,约有一半会经历第三星质量转移(TMT)阶段,而这一事件在经典演化恒星中很少见。在大多数 TMT 阶段中,内双星由两颗主序星(58%–60%)或两个黑洞(BH,24%–31%)组成。此外,我们探讨了 von Zeipel-Lidov-Kozai(ZLK)振荡对 CHE 三体系统的作用。在初始外近心点小于约 1200 R⊙ 的系统中,ZLK 振荡可导致偏心恒星并合,或促成偏心致密双星的形成。约 24%–30% 的 CHE 三体系统形成引力波源;在其中 31% 的系统里,第三星发挥了重要作用,并产生孤立双星模型无法预测的构型。我们得出结论,CHE 双星的演化会受到近距第三伴星的影响,从而引发天文瞬变事件,例如通过引力波辐射并合的 BH-BH 双星,其并合速度比相应的孤立双星快数个数量级,以及由第三星驱动的大质量恒星并合。
英文摘要:
Observations suggest that massive stellar triples are common. However, their evolution is not yet fully understood. We investigate the evolution of hierarchical triples in which the stars of the inner binary experience chemically homogeneous evolution (CHE), particularly to understand the role of the tertiary star in the formation of gravitational-wave (GW) sources. We use the triple-star rapid population synthesis code TRES to determine the evolution of these systems at two representative metallicities: $Z = 0.005$ and $Z = 0.0005$. About half of all triples harbouring a CHE inner binary (CHE triples) experience tertiary mass transfer (TMT) episodes, an event which is rare for classically evolving stars. In the majority of TMT episodes, the inner binary consists of two main-sequence stars (58-60 per cent) or two black holes (BHs, 24-31 per cent). Additionally, we explore the role of von Zeipel-Lidov-Kozai (ZLK) oscillations for CHE triples. ZLK oscillations can result in eccentric stellar mergers or lead to the formation of eccentric compact binaries in systems with initial outer pericenters smaller than $\sim$ 1200 $R_{\odot}$. Approximately 24-30 per cent of CHE triples form GW sources, and in 31 per cent of these, the tertiary star plays a significant role and leads to configurations that are not predicted for isolated binaries. We conclude that the evolution of CHE binaries can be affected by a close tertiary companion, resulting in astronomical transients such as BH-BH binaries that merge via GW emission orders of magnitude faster than their isolated binary counterparts and tertiary-driven massive stellar mergers.
Low-metallicity massive single stars with rotation. II. Predicting spectra and spectral classes of chemically-homogeneously evolving stars
上下文贫金属的大质量恒星被认为是某些超新星、伽马射线暴和致密天体合并的祖先,它们的强电离辐射可能有助于宇宙的早期形成。然而,它们仍然主要是理论上的,因为这些物体的个别光谱观测很少在SMC的金属丰度以下进行。目标。这项工作的目的是探索我们的国家的最先进的恒星演化理论相结合的恒星大气预测的某种类型的贫金属(0.02 Z $_{\odot}$)热的大质量恒星,化学均匀演化的,称为TWUIN星。方法.合成光谱对应于一个广泛的范围内的质量(20 - 130 M $_{\odot}$),并涵盖了几个演化阶段,从零年龄的主序列核心氦燃烧阶段进行了计算。结果我们发现TWUIN星在它们的大部分{核心氢燃烧}寿命期间几乎没有发射线。大多数金属线完全不存在,包括氮。在它们的核心氦燃烧阶段,谱线转换为发射,甚至出现一些金属谱线(氧和碳,但仍然几乎没有氮)。质量损失和结块在后来的演化阶段中,特别是在核心氦燃烧期间,对谱线的形成起着重要作用。我们的大部分光谱被归类为早期O型巨星或超巨星,我们发现沃尔夫-拉叶星WO型在核心氦燃烧阶段。结论.在低金属丰度星系中观测到的极热的早期O型恒星可能是化学均匀演化的产物$-$,因此是长持续时间伽马射线暴或Ic型超新星的祖先。TWUIN恒星可能在宇宙再电离中扮演重要角色,因为它们很热,在大部分寿命中没有显示出突出的发射线。
The effect of triples on the Chemically Homogeneous Evolution Channel for producing Gravitational Wave Sources
Max Planck Institute for Astrophysics(马克斯·普朗克天体物理学研究所);Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute(尼尔斯·玻尔国际学院,尼尔斯·玻尔研究所);Radboud University Nijmegen(拉德堡德大学奈梅亨)
Can isolated binaries form unequal-mass binary black-hole mergers with a high-spin primary black hole?
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University(李政道研究所,上海交通大学);Center for Astrophysics and Planetary Science, Department of Astronomy, Cornell University(康奈尔大学天文学系天文与行星科学中心);Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University(浙江大学物理学院天体物理研究所);Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University(浙江大学物理高等研究院宇宙学与计算天体物理中心)
No statistically significant evidence for a correlation between stellar and planetary composition
University of Birmingham(伯明翰大学);University of Cambridge(剑桥大学);European Space Agency (ESA)(欧洲空间局(ESA));European Space Research and Technology Centre (ESTEC)(欧洲空间研究与技术中心(ESTEC));University of Groningen(格罗宁根大学)
Testing massive star evolution, star-formation history and feedback at low metallicity : Spectroscopic analysis of OB stars in the SMC Wing
以O型和早期B型光谱开始生命的恒星是核心坍缩超新星、长伽马射线暴、中子星和黑洞的祖先。这些大质量恒星是恒星形成星系中恒星反馈的主要来源。在低金属丰度下,大质量恒星的性质及其演化尚未完全探索。在这里,我们报告的光谱研究320 OB星的小麦哲伦星云。我们用ESO甚大望远镜获得的数据使用最先进的恒星大气模型进行了分析。我们发现,我们的样本恒星的恒星风比理论上预期的要弱得多。恒星自转速率呈双峰分布。人口稠密的上赫兹-罗素图,包括我们的样本OB星从SMC翼,以及其他演变的恒星在SMC从文献显示了严格的光度限制。与单星演化轨迹的比较表明,SMC中大质量恒星的命运存在二分法。只有小直径小于30 M $_{\odot}$的恒星似乎会从主序星演化到HRD的冷侧,成为红超巨星,并爆发为II-P型超新星。相比之下,最小值大于30 M $_{\odot}$的恒星看起来总是很热,并且可能准化学均匀地演化,最终坍缩成相对大质量的黑洞。然而,我们没有发现任何迹象表明,化学混合与快速旋转。我们报告延长恒星形成的插曲在一个安静的低密度区域的机翼,这是stochemical进展。我们测量了恒星反馈的关键参数,并建立了恒星形成率和超新星之间的联系。我们的研究表明,在贫金属环境中,恒星反馈主要是由核心坍缩超新星结合风和电离辐射提供的一些最大的恒星。
Stellar nucleosynthesis in the era of large surveys: S-process polluted binaries in GALAH DR4
Instituto de Astrofísica de Canarias(加那利群岛天体物理研究所);Universidad de La Laguna(拉古纳大学);INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino(意大利国家天体物理研究所都灵天文台);Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven(荷语鲁汶大学恒星研究所);Universidad Internacional de Valencia (VIU)(瓦伦西亚国际大学);Université libre de Bruxelles (ULB)(布鲁塞尔自由大学)