[论文解读] The radiation driven winds of rotating B[e] supergiants

Inti Pelupessy, H. J. G. L. M. Lamers+1 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文对旋转B[e]超巨星中的辐射驱动风进行建模，考虑了扁平度、重力暗化、角动量守恒以及带有力乘数的线驱动。研究发现，旋转会增强极区质量损失并降低赤道区终端速度；同时，引入约25,000 K的双稳态跃迁可使赤道区密度提高约10倍，表明需存在风压缩机制才能解释B[e]星盘中观测到的约100倍密度对比度。

ABSTRACT

We have formulated the momentum equation for sectorial line driven winds from rotating stars including: (a) the oblateness of the star, (b) gravity darkening (von Zeipel effect), (c) conservation of angular momentum, (d) line driving specified by the force multiplier parameters (k, alpha, delta), (e) finite disk correction factors for an oblate star with gravity darkening for both the continuum and the line driving. The equations are solved numerically. We calculated the distribution of the mass flux and the wind velocity from the pole to the equator for the winds of B[e]-supergiants. Rotation decreases the terminal velocity in the equatorial region but hardly affects the wind velocity from the poles; it enhances the mass flux from the poles while the mass flux from the equator remains nearly the same. These effects increase with increasing rotation rates. We also calculated models with a bi-stability jump around 25 000 K, using force multipliers recently calculated with a Monte Carlo technique. In this case the mass flux increases drastically from the pole to the equator and the terminal velocity decreases drastically from pole to equator. This produces a density contrast in the wind rho(equator/pole) of about a factor 10 independent of the rotation rate of the star. We suggest that the observed density contrast of a factor 100 of the disks of B[e] stars may be reached by taking into account the wind compression due to the trajectories of the gas above the critical point towards the equatorial plane.

研究动机与目标

• 理解快速旋转B[e]超巨星中赤道盘的形成机制，这是大质量恒星演化中的一个关键难题。
• 研究旋转、重力暗化和扁平度如何影响线驱动风中的质量流率与风速。
• 评估旋转诱导的双稳态机制是否能解释B[e]星中观测到的高赤道风密度。
• 评估赤道平面中流线交叉导致的风压缩在放大密度对比度方面的作用，其效果是否超过双稳态机制本身。
• 将辐射驱动风理论与旋转效应相结合，以模拟B[e]超巨星中真实的风结构。

提出的方法

• 为扁平旋转恒星的扇形线驱动风制定了改进的动量方程，包含重力暗化（von Zeipel效应）。
• 在扁平几何结构中，结合角动量守恒以及连续谱和线驱动的有限盘修正因子。
• 采用从蒙特卡罗计算中得出的力乘数参数（k, α, δ），并在约25,000 K处引入双稳态跃迁。
• 通过数值求解风方程，计算从极区到赤道在不同旋转速率下的质量流率与风速。
• 对比包含与不包含双稳态跃迁的模型，以分离其对风结构与密度对比度的影响。
• 评估赤道平面中流线交叉导致的风压缩潜力，如风压缩盘（WCD）模型所述。

实验结果

研究问题

• RQ1 旋转如何影响B[e]超巨星中的质量流率与终端风速，特别是在极区与赤道区之间的差异？
• RQ2 旋转诱导的双稳态跃迁（约25,000 K）在多大程度上增强赤道区质量损失并降低赤道风速？
• RQ3 双稳态机制本身能否产生B[e]星中观测到的约100倍赤道与极区风密度对比度？
• RQ4 重力暗化与恒星扁平度如何影响风特性在纬向上的变化？
• RQ5 赤道平面中流线交叉导致的风压缩是否为解释完整观测密度对比度所必需？

主要发现

• 旋转会降低赤道区的终端风速，但对极区风速影响甚微，且该效应随旋转速率增加而增强。
• 由于极区有效温度升高，极区质量流率随旋转增强；而赤道区质量流率基本保持不变。
• 引入双稳态跃迁（25,000 K）后，赤道与极区密度对比度提高至约10倍。
• 观测到的B[e]星盘中约100倍的密度对比度远超模型预测的约10倍，表明还需额外的物理机制。
• 赤道平面中流线交叉导致的风压缩很可能是放大密度对比度的关键机制，使其超过双稳态机制本身的作用。
• 旋转诱导的双稳态与风压缩（WCD机制）的结合，为B[e]超巨星中致密、外流型赤道盘的形成提供了最合理的解释。