Forskere foreslår ny dannelsesmodel for massive varme underdværge

I en ny undersøgelse offentliggjort i The Astrophysical Journal , Dr. Li Zhenwei og hans samarbejdspartnere fra Yunnan Observatories of the Chinese Academy of Sciences (CAS), og Dr. Zhang Yangyang fra Zhoukou Normal University, foreslog en ny dannelsesmodel for massive varme underdværge, der tilbyder forklaringer på en undergruppe af helium- rige varme underdværge observeret i kosmos.

Varme underdværge er en type ekstrem vandret grenstjerne. Nogle af disse stjerner, der er opdaget i tætte binærer, betragtes som potentielle gravitationsbølgekilder (GW) for fremtidige rumbårne GW-detektorer. De karakteristiske kemiske ejendommeligheder, især helium (He) overfloden på deres overflader, tjener som værdifulde værktøjer til at forstå dannelsen og udviklingen af ​​disse himmellegemer.

Varme underdværge dannes generelt gennem binære interaktioner med tændingen af ​​He-kernen, når donoren initierer masseoverførsel nær spidsen af ​​den røde kæmpegren (RGB). Dette scenarie er kendt som RGB-kanalen. Den nylige opdagelse af stjernen SMSS J1920, den tredje kendte binære stjerne bestående af en varm subdwaf-stjerne og en tiltagende hvid dværg, er dog i modstrid med RGB-kanalen.

De stærke Ca H- og K-linjer med en blåforskydning antyder, at den binære form sandsynligvis stammer fra den nylige udstødning af den fælles kuvert (en udstødningsalder på ~10.000 år). I modsætning hertil, for varme underdværge, der er produceret fra RGB-kanalen, strækker tiden sig fra den fælles kuvertudslyngning til den nuværende tilstand adskillige titusinder af år.

For at forklare dannelsen af ​​SMSS J1920 foreslog forskere en ny rute mod varme underdværge. Dette involverer en varm underdværg fremstillet af den almindelige hylsterudstødningsproces med en asymptotisk kæmpegren (AGB) stjerne, kaldet AGB-kanalen. I modsætning til den varme underdværg fra en RGB-stjerne, indeholder en varm underdværg fra en AGB-stjerne en stor kulstof- og oxygenkerne (CO), heliumbrændende skaller og en brintkappe.

Ved at bruge state-of-the-art stjerneudviklingskode konstruerede forskere de evolutionære modeller af de varme underdværge fra AGB-kanalen. De simulerede resultater kan forklare de fleste af de vigtige observerede parametre for SMSS J1920, såsom den evolutionære alder, varm subdværgmasse, effektiv temperatur og overfladetyngdekraft.

AGB-kanalen kan ikke kun forklare SMSS J1920, men også nogle observerede specielle varme underdværge. AGB-kanalen kunne producere varme underdværge med masser på mere end 0,48 gange solens masse. I RGB-kanalen havde de fleste varme underdværge imidlertid masser på mindre end 0,48 gange solens masse. Dette antydede, at en del af de massive varme underdværge kan stamme fra AGB-kanalen.

Desuden fandt forskere ud af, at varme underdværge fra AGB-kanalen generelt udviser høje helium (He) overflod, hvilket kan tilskrives delvis brintforbrænding i kappen. Derfor kan de varme underdværge fra AGB-kanalen naturligt forklare en del af He-rige varme underdværge observeret i kosmos.

Flere oplysninger: Zhenwei Li et al, A New Route to Massive Hot Subdwarfs:Common Envelope Ejection from Asymptotic Giant Branch Stars, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2206

Journaloplysninger: Astrofysisk tidsskrift

Leveret af Chinese Academy of Sciences