[論文レビュー] 3D Numerical Simulations of Mass Accretion in the Eta Carinae Binary System

Muhammad Akashi, Noam Soker|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2010

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、3次元数値シミュレーションを用いて、エータ・カービナエ連星系における主星の風から副星への質量降着が、近日点通過のおよそ3週間前、軌道分離距離3–4 AUで開始されることを示した。放射冷却および副星の重力の影響を含めたが、軌道運動や風の加速領域を無視した結果、近日点近くで降着が避けがたいことが確認され、この段階における系の異常な振るまいが説明された。

ABSTRACT

We conduct 3D numerical simulations of the winds collision process in the massive binary system Eta Carinae, and conclude that accretion occurs during periastron passage. We include radiative cooling of the two winds, one from each star, and the gravity of the secondary star. Our new numerical finding is that at an orbital separation of r=3-4AU, about three weeks before periastron passage, accretion of dense primary wind gas onto the secondary star begins. To isolate the basic role of the secondary stellar gravity, we neglect the orbital motion and the acceleration zone of the primary wind. Including these effects will strengthen even more our conclusion that accretion near periastron passage of Eta Car is inevitable. Accretion of the primary wind gas onto the secondary star for several weeks near periastron passage accounts for the otherwise puzzling behavior of the binary system near periastron passage.

研究の動機と目的

• 質量連星系エータ・カービナエにおける風衝突と質量降着の力学を調査すること。
• 特にX線および可視光の変動を特徴とする、エータ・カービナエが近日点通過付近で示す奇妙な観測的振るまいを解明すること。
• 副星の重力が主星風物質の降着を可能にする役割を分離して特定すること。
• 放射冷却および重力的焦点化を含む現実的な物理的条件下で、降着が避けがたいものであるかどうかを特定すること。

提案手法

• エータ・カービナエ連星系の風衝突領域を3次元数値的にシミュレートすること。
• エネルギー損失および風の圧縮をモデル化するため、両星風に放射冷却効果を組み込むこと。
• 主星風物質の焦点化効果を模倣するため、副星の重力ポテンシャルを含めること。
• 重力の役割を分離するために、軌道運動および主星風の加速領域を無視すること。
• 放射冷却項を含む流体力学方程式を用いて、風衝突シャワーの進化をモデル化すること。
• さまざまな軌道分離距離における流れ構造および副星への質量フラックスを分析すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エータ・カービナエで近日点通過中に、主星の風が副星に降着するか？
• RQ2 副星の重力が、密度の高い主星風物質を焦点化し、降着させる役割は何か？
• RQ3 放射冷却が、風衝突シャワーの形成および安定性、およびその後の降着に与える影響は何か？
• RQ4 降着はどの軌道分離距離で開始され、どのくらいの期間持続するか？
• RQ5 近日点付近での観測された変動は、単に降着プロセスによって説明可能か？

主な発見

• 密度の高い主星風ガスが、副星に降着し始めるのは、近日点通過のおよそ3週間前で、軌道分離距離は3–4 AUである。
• 軌道運動や風の加速領域を含めない状況でも、副星の重力が主星風物質を焦点化し、降着させるのに十分である。
• 両風の放射冷却が、風界面の圧縮および質量移動効率の向上に重要な役割を果たす。
• 降着プロセスは近日点近くで数週間持続し、系の観測された異常な振るまいの期間と整合的である。
• 軌道運動および風の加速領域を含めれば、降着の可能性がさらに高まり、近日点近くでは避けがたいものとなる。
• シミュレートされた降着行動は、そうでなければ謎のままだったエータ・カービナエの近日点通過時のX線および可視光の変動を物理的に説明するものである。