共生星的形成及其对双星演化理论的限制和应用

目前，双星相互作用正被广泛的应用于各个研究领域，如特殊恒星形成、星族星团的化学演化和积分光谱研究等，但是双星演化理论中的两个基本物理过程，动力学物质交换和公共包层演化，至今仍不清楚。这导致了双星演化理论在应用时遗留下了很多未解问题，并且影响了相关领域研究的可靠性和准确性。共生星为研究相互作用双星提供了天然的实验室。本项目将从共生星的观测特性出发，通过新的、合理的物理过程（包括类动力学物质交换、潮汐增强星风、巨星包层提前抛射）来研究共生星的形成；通过解决共生星观测和双星演化理论之间的主要矛盾，来定标或限制双星演化理论中的动力学物质交换和公共包层演化这两个基本物理过程；解决双星演化应用时的一些遗留问题，如Ia型超新星的诞生率、双简并星的形成等。这是对双星演化理论的重要修补和完善，并可以显著提高其在应用时的准确性和可靠性。

本项目通过潮汐增强星风、大气的物质交换等物理过程重现了共生星的轨道周期分布，研究了共生星的椭变，并对动力学物质交换的稳定性判据进行了限制；利用B型热亚矮星研究了巨星发生稳定的物质交换所形成的双星系统的质量-周期关系，并通过分析现有的共生星样本，发现形成共生星的第一次双星作用可能是巨星和伴星之间稳定的洛希瓣物质交换，与一些观测事实相符；通过绝热物质损失模型，从理论上研究了恒星演化不同阶段发生稳定的物质交换的临界质量比，其中最为显著的是，在红巨星阶段，这个临界质量比要比人们以前认为的大得多。这将改变许多双星系统的形成图像，相关研究正在进行中。.Ia型超新星的诞生率是目前两个主流前身星模型（单简并模型和双简并模型）争议的一个主要问题。本项目研究发现，潮汐增强星风可以让白矮星有效地吸积物质，增加质量，因而大大提高了共生星通道（单简并模型的一种）产生Ia型超新星的诞生率；双简并模型在新的条件限制下产生的Ia型超新星的数量远小于人们的预期。新的动力学物质交换稳定性判据更有利于单简并模型：更多的巨星发生稳定的洛希瓣物质交换，短周期的双白矮星系统的数量也会随之减少。.致密双星系统间的相互作用（吸积和并合）与很多高能天体和爆发现象相关。白矮星吸积是Ia型超新星爆炸所必须经历的过程。本项目对白矮星吸积过程进行了详细研究，提出了超爱丁顿星风模型，给出了白矮星内部碳爆发式点燃时（Ia型超新星爆发）的结构和状态，发现冷白矮星在碳点燃时本身就是偏离中心的，为Ia型超新星非球对称爆炸提供了物理基础。我们通过中子星吸积研究了两类食双星毫秒脉冲星的形成，中子星对伴星的照射强度（或效率）对两类食双星脉冲星的形成起关键作用。进一步的，该项目对碳氧白矮星和氦白矮星的并合产物进行了研究，其表面元素丰度与观测上R CrB和极端氦星的表面元素丰度相符。.该项目在执行期间，获2013年国家自然科学二等奖1项（排名第二）和2015年第七届云南省青年科技奖1项；共发表期刊论文 12 篇，其中标注资助号SCI 收录12 篇；参加国际会议8 人次，口头报告5次；中国天文学会特邀报告1次（2015年，北京）。