低质量X射线双星的演化
文献类型：学位论文
| 作者 | 邓竺龄
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| 答辩日期 | 2021-06-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 高志福 |
| 关键词 | 中子星 吸积 X射线双星 毫秒脉冲星 磁制动 |
| 学位名称 | 理学硕士 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Evolution of Low Mass X-ray Binaries |
| 英文摘要 | 低质量X射线双星(LMXBs)由一颗普通小质量恒星和一颗致密天体（白矮星、中子星、黑洞）所组成。恒星充满其洛希瓣后，其表面物质在引力势的作用下被致密天体所吸积，吸积过程产生X射线辐射。本论文主要关注的为中子星LMXBs的演化。在此类致密天体的双星系统物质交流结束后，恒星的包层物质被剥离，剩下一颗简并的He或CO核，而中子星经历吸积过程自转周期加速至毫秒量级，最终形成毫秒脉冲星双星系统。第一章主要对研究背景作简单描述，然后介绍双星相互作用的基本物理过程，包括物质交流和轨道角动量损失。第二章主要讨论不同磁制动模型对低质量X射线双星演化的影响，包括对低质量X射线双星的吸积率、伴星质量和轨道周期的影响，以及形成的双星毫秒脉冲星的轨道周期的分布。传统的磁制动模型存在着以下几个问题：第一，理论上预言的LMXBs的物质传输率低于观测值；第二，极密近X射线双星(UCXB)很难在传统的磁制动模型下于哈勃时间内形成，数值模拟得到的UCXBs数量远小于观测的数量；第三，LMXBs的产物---双星毫秒脉冲星的轨道周期分布与观测上还存在较大的差异。因此，我们考虑另外的四种不同的磁制动模型，结合恒星演化模拟和星族合成程序，将这些不同模型应用在低质量X射线双星的演化上。最后，将得到的结果同观测相对比，结果表明$\tau-$boosted（Convection boosted）磁制动模型得到的演化结果最符合LMXBs的观测特性。该项研究为解决LMXBs演化理论与观测不相符的问题提供了新的思路，特别是吸积率问题和轨道分布问题，推动了对LMXBs演化的进一步的理解。第三章主要讨论了PSR J1640+2224的形成机制，此源为一颗自转周期为3.16毫秒的毫秒脉冲星，位于一个伴星为白矮星且轨道近圆的双星系统之中，其轨道周期为175天。根据理论计算，该白矮星伴星的质量应该在0.35-0.39倍太阳质量（Msun）之间。然而，观测和理论研究发现此白矮星伴星的质量大于0.4Msun。这意味着PSR J1640+2224既不属于低质量双星脉冲星，也不属于中等质量双星脉冲星系统，其形成过程成为X-射线双星演化领域的一个谜题。因此，我们使用恒星演化程序MESA，考虑不同的中子星初始质量和不同金属丰度，模拟LMXBs的演化。另外再结合中子星的自转演化，得出PSR J1640+2224系统很有可能起源于贫金属环境，其中子星在诞生之初质量大于2Msun。此外，我们还讨论了不同的对流超射参数对双星演化的影响。该项研究工作解释了特殊的双星毫秒脉冲星PSR J1640+2224的形成渠道，而且丰富了不同类别的毫秒脉冲星的形成。在第四章中，我们对已完成的工作进行总结，并对今后此领域的发展进行展望。随着计算机技术的发展和对X-射线双星探测设备不断地更新，我们的理论模型会在未来的观测中得到检验和发展。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 88 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/4730]  |
| 专题 | 研究生 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓竺龄. 低质量X射线双星的演化[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
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