Angular momentum loss from binary systems due to stellar winds

Abstract

Vývoj vysokohmotných dvojhviezd je dôležitý pre naše pochopenie mnohých fenoménov vo vesmíre, ako sú napríklad vel'mi hmotné rentgenové dvojhviezdy alebo tvorba kompaktných dvojhviezd vysielajúcich gravitačné vlny. V tejto práci študujeme stratu momentu hybnosti z dvojhviezd spôsobenú hviezdnymi vetrami hnanými žiarením, ktoré sú charakteristické pre horúce vysokohmotné hviezdy. Numerickými výpočtami balistických trajektórií častíc vypúšt'aných z povrchu dvojhviezdy určujeme priemernú stratu špecifického momentu hybnosti ako funkciu pomeru hmotnosti systému pre polodotykové a dotykové dvoj- hviezdy. Vietor iniciujeme na Rocheových lalokoch alebo aj na vzdialenejších ekvipotenciálach Rocheovho potenciálu v prípade kontaktných dvojhviezd. K tomu v práci implementujeme dva modely hviezdnych vetrov hnaných žiarením. V prvom vypúšt'ame častice z povrchu dvojhviezdy s nenulovou počiatočnou rýchlost'ou a potom ich nechávame pohybovat' sa len pod vplyvom gravitácie systému. V druhom modely predstavujeme jednoduchý spôsob na výpočet zrýchlenia vplyvom tlaku žiarenia vysielaného z povrchu dvojhviezdy. Naše výsledky môžu byt' použité v d'alších výpočtoch vývoja vysokohmotných dvojhviezd.

Massive binary evolution is crucial for our understanding of many pheno- mena in the Universe, such as high-mass X-ray binaries or the formation of compact systems emitting gravitational waves. In this work, we study the loss of angular momentum from binary systems caused by radiation driven stellar winds, which are characteristic for hot, massive stars. Calculating numerically ballistic trajectories of particles ejected from the binary surface, we establish the average specific angular momentum loss as a function of the system's mass ratio for binaries in semidetached and contact stages. We initiate the outflow on the Roche lobes or even on further equipotentials of the Roche potential in case of over-contact systems. Moreover, we implement two models of the radiation driven wind. Firstly, we eject particles from the surface of the binary with a non-zero initial velocity, but we then let them evolve only under the influence of the system's gravity. In the second model, we develop a simple method for computing the radiative acceleration due to the radiation pressure from the bi- nary surface. Our results can be used in further calculations of the evolution of massive binary systems.