We study the initial conditions of a common envelope (CE) event resulting in a stellar merger. A merger’s dynamics could be understood through its light curve, but no synthetic light curve has yet been created for the full evolution. Using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) code StarSmasher, we have created three-dimensional (3D) models of a 1.52 M⊙ star that is a plausible donor in the V1309 Sco progenitor. The integrated total energy profiles of our 3D models match their initial one-dimensional (1D) models to within a 0.1 per cent difference in the top 0.1 M⊙ of their envelopes. We have introduced a new method for obtaining radiative flux by linking intrinsically optically thick SPH particles to a single stellar envelope solution from a set of unique solutions. For the first time, we calculated our 3D models’ effective temperatures to within a few per cent of the initial 1D models, and found a corresponding improvement in luminosity by a factor of ≳106 compared to ray tracing. We let our highest resolution 3D model undergo Roche lobe overflow with a 0.16 M⊙ point-mass accretor (P ≃ 1.6 d) and found a bolometric magnitude variability amplitude of ∼0.3 – comparable to that of the V1309 Sco progenitor. Our 3D models are, in the top 0.1 M⊙ of the envelope and in terms of total energy, the most accurate models so far of the V1309 Sco donor star. A dynamical simulation that uses the initial conditions we presented in this paper can be used to create the first ever synthetic CE evolution light curve.

中文翻译：

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模拟恒星接触二元合并——I. 恒星模型

我们研究了导致恒星合并的共同信封 (CE) 事件的初始条件。合并的动态可以通过它的光变曲线来理解，但还没有为完整的进化创建合成光变曲线。使用平滑粒子流体动力学 (SPH) 代码 StarSmasher，我们创建了一颗 1.52 M⊙ 恒星的三维 (3D) 模型，这颗恒星是 V1309 Sco 前身星中的一个合理供体。我们的 3D 模型的综合总能量剖面与其初始的一维 (1D) 模型相匹配，在其包络线的前 0.1 M⊙ 中相差 0.1% 以内。我们引入了一种通过将固有光学厚 SPH 粒子连接到来自一组独特解决方案的单个恒星包络解决方案来获得辐射通量的新方法。首次，我们将 3D 模型的有效温度计算在初始 1D 模型的百分之几以内，并发现与光线追踪相比，光度相应提高了 ≳106 倍。我们让我们的最高分辨率 3D 模型使用 0.16 M⊙ 点质量吸积体 (P ≃ 1.6 d) 进行 Roche 瓣溢出，并发现辐射热震级变化幅度约为 0.3 - 与 V1309 Sco 祖先的变化幅度相当。我们的 3D 模型在包络线的顶部 0.1 M⊙ 内，就总能量而言，是迄今为止 V1309 Sco 施主星最精确的模型。使用我们在本文中提出的初始条件的动态模拟可用于创建有史以来第一个合成 CE 进化光曲线。并发现与光线追踪相比，亮度相应提高了≳106倍。我们让我们的最高分辨率 3D 模型使用 0.16 M⊙ 点质量吸积体 (P ≃ 1.6 d) 进行 Roche 瓣溢出，并发现辐射热震级变化幅度约为 0.3 - 与 V1309 Sco 祖先的变化幅度相当。我们的 3D 模型在包络线的顶部 0.1 M⊙ 内，就总能量而言，是迄今为止 V1309 Sco 施主星最精确的模型。使用我们在本文中提出的初始条件的动态模拟可用于创建有史以来第一个合成 CE 进化光曲线。并发现与光线追踪相比，亮度相应提高了≳106倍。我们让我们的最高分辨率 3D 模型使用 0.16 M⊙ 点质量吸积体 (P ≃ 1.6 d) 进行 Roche 瓣溢出，并发现辐射热震级变化幅度约为 0.3 - 与 V1309 Sco 祖先的变化幅度相当。我们的 3D 模型在包络线的顶部 0.1 M⊙ 内，就总能量而言，是迄今为止 V1309 Sco 施主星最精确的模型。使用我们在本文中提出的初始条件的动态模拟可用于创建有史以来第一个合成 CE 进化光曲线。我们的 3D 模型在包络线的顶部 0.1 M⊙ 内，就总能量而言，是迄今为止 V1309 Sco 施主星最精确的模型。使用我们在本文中提出的初始条件的动态模拟可用于创建有史以来第一个合成 CE 进化光曲线。我们的 3D 模型在包络线的顶部 0.1 M⊙ 内，就总能量而言，是迄今为止 V1309 Sco 施主星最精确的模型。使用我们在本文中提出的初始条件的动态模拟可用于创建有史以来第一个合成 CE 进化光曲线。