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Novae heat their food: mass transfer by irradiation
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-07-27 , DOI: 10.1093/mnras/stab2170
Sivan Ginzburg 1 , Eliot Quataert 2
Affiliation  

A nova eruption irradiates and heats the donor star in a cataclysmic variable to high temperatures Tirr, causing its outer layers to expand and overflow the Roche lobe. We calculate the donor’s heating and expansion both analytically and numerically, under the assumption of spherical symmetry, and find that irradiation drives enhanced mass transfer from the donor at a rate $\dot{m}\propto T_{\rm irr}^{5/3}$, which reaches $\dot{m}\sim 10^{-6}\textrm {~M}_\odot \textrm {~yr}^{-1}$ at the peak of the eruption – about a thousand times faster than during quiescence. As the nova subsides and the white dwarf cools down, $\dot{m}$ drops to lower values. We find that under certain circumstances, the decline halts and the mass transfer persists at a self-sustaining rate of $\dot{m}\sim 10^{-7}\textrm {~M}_\odot \textrm {~yr}^{-1}$ for up to ∼103 yr after the eruption. At this rate, irradiation by the white dwarf’s accretion luminosity is sufficient to drive the mass transfer on its own. The self-sustaining rate is close to the white dwarf’s stable burning limit, such that this bootstrapping mechanism can simultaneously explain two classes of puzzling binary systems: recurrent novae with orbital periods ≈2 h (T Pyxidis and IM Normae) and long-lived supersoft X-ray sources with periods ≈4 h (RX J0537.7–7034 and 1E 0035.4–7230). Whether or not a system reaches the self-sustaining state is sensitive to the donor’s chromosphere structure, as well as to the orbital period change during nova eruptions.

中文翻译:

Novae 加热食物:辐射传质

新星喷发辐射并加热灾难变星中的供体恒星至高温 Tirr,导致其外层膨胀并溢出罗氏瓣。我们在球对称假设下,通过解析和数值计算供体的加热和膨胀,并发现辐照以 $\dot{m}\propto T_{\rm irr}^{5 的速率驱动来自供体的增强传质/3}$,在喷发高峰达到 $\dot{m}\sim 10^{-6}\textrm {~M}_\odot \textrm {~yr}^{-1}$ – 大约比静止时快一千倍。随着新星的消退和白矮星的冷却,$\dot{m}$ 下降到较低的值。我们发现在某些情况下,下降停止,质量转移以 $\dot{m}\sim 10^{-7}\textrm {~M}_\odot \textrm {~yr}^{-1}$ 的自我维持速率持续存在喷发后长达 103 年。以这个速度,白矮星吸积光度的辐射足以自行驱动质量转移。自持率接近白矮星的稳定燃烧极限,因此这种自举机制可以同时解释两类令人费解的双星系统:轨道周期约为 2 小时的复发新星(T Pyxidis 和 IM Normae)和长寿的超软周期约为 4 小时的 X 射线源(RX J0537.7–7034 和 1E 0035.4–7230)。一个系统是否达到自持状态对供体的色球结构以及新星爆发期间的轨道周期变化很敏感。白矮星吸积光度的辐射足以自行驱动质量转移。自持率接近白矮星的稳定燃烧极限,因此这种自举机制可以同时解释两类令人费解的双星系统:轨道周期约为 2 小时的复发新星(T Pyxidis 和 IM Normae)和长寿的超软周期约为 4 小时的 X 射线源(RX J0537.7–7034 和 1E 0035.4–7230)。一个系统是否达到自持状态对供体的色球结构以及新星爆发期间的轨道周期变化很敏感。白矮星吸积光度的辐射足以自行驱动质量转移。自持率接近白矮星的稳定燃烧极限,因此这种自举机制可以同时解释两类令人费解的双星系统:轨道周期约为 2 小时的复发新星(T Pyxidis 和 IM Normae)和长寿的超软周期约为 4 小时的 X 射线源(RX J0537.7–7034 和 1E 0035.4–7230)。一个系统是否达到自持状态对供体的色球结构以及新星爆发期间的轨道周期变化很敏感。因此,这种自举机制可以同时解释两类令人费解的双星系统:轨道周期约为 2 小时的复发新星(T Pyxidis 和 IM Normae)和周期约为 4 小时的长寿命超软 X 射线源(RX J0537.7– 7034 和 1E 0035.4–7230)。一个系统是否达到自持状态对供体的色球结构以及新星爆发期间的轨道周期变化很敏感。因此,这种自举机制可以同时解释两类令人费解的双星系统:轨道周期约为 2 小时的复发新星(T Pyxidis 和 IM Normae)和周期约为 4 小时的长寿命超软 X 射线源(RX J0537.7– 7034 和 1E 0035.4–7230)。一个系统是否达到自持状态对供体的色球结构以及新星爆发期间的轨道周期变化很敏感。
更新日期:2021-07-27
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