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共生星的理论研究

吕国梁  
【摘要】:这是一篇关于共生星理论研究的博士论文。共生星因其壮观的光谱和光变一直备受关注。共生星的光谱表明这类恒星系统是由一颗冷巨星、一颗热伴星(可能是白矮星、中子星或者有吸积盘的主序星)和电离的星云组成。他们之间复杂的相互作用为研究恒星演化理论和相互作用双星提供了激动人心的实验室。本论文综述了共生星的观测特性和理论研究现状,并详细介绍了本人在攻读博士学位期间在共生星理论研究领域的工作。 利用星族合成方法,我们分别对半相接共生星、分离共生星和D-型共生星作了理论研究。利用主序星周围几何薄的吸积盘模型,我们模拟了半相接共生星。此类共生星可能有两种不同物质转移方式:动力学非稳定的和稳定的洛希瓣物质转移。这两种方式产生的半相接共生星的性质大不一样。前者在银河系中的诞生率和数目分别是~0.056—0.045 yr~(-1)和~5颗;后者的分别是~0.002—0.005 yr~(-1)和~60—280颗。通过和观测比较以及统计分析,共生星AX Per和CI Cyg(半相接共生星仅有的两个候选者)可能不是半相接共生星。利用吸积白矮星表面热核爆发和星风吸积模型,我们建立了分离共生星模型。研究结果表明,在银河系中,大约有1,200—15,000颗分离共生星(在标准模型中,有4,300颗),每年大约有0.035 0.131颗分离共生星诞生(在标准模型中,诞生率是0.076yr~(-1)),平均每年发生1.3—13.5次共生星新星爆发(在标准模型中,它的发生率是3.4yr~(-1)),其中较弱的爆发每年发生0.6—6.0次(在标准模型中,它的发生率是1.5yr~(-1)),这依赖于模型的参数。其中,最关键的两个物理参数是白矮星吸积星风物质的效率(它强烈地依赖于共有包层的演化和星风速度)和白矮星表面吸积物质的临界点燃质量。在研究中我们发现,共生星作为Ia-型超新星前身星,不是好的候选者。利用尘埃模型,我们建立了D-型共生星模型。研究结果表明,在银河系中,D-型共生星的诞生率范围从~0.001yr~(-1)到~0.039yr~(-1)(标准模型中为0.032yr~(-1)),数目从~250颗到~2,360颗(标准模型中为1,100颗)。D-型共生星占共生星总数的比例从2%到63%不等(标准模型中为26%),在大多数模型中,它大约是20%,这与观测符合。在D-型共生星模型中,最关键的物理参数星风速度。 通过对共生星的研究比较,我们发现分离共生星是共生星的主体。在


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