Simulations of mass transfer in binary star systems with the effect of radiation pressure

Abstract

This thesis investigates the instabilities of spectacular stars known as Luminous Blue Variables (LBVs) by modeling a close binary system comprising a 30 M⊙ star and a 4.5 M⊙ black hole. Using the 1D stellar evolution code MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics), we performed static and dynamic simulations employing a new approach to mass transfer and Super-Eddington (SE) behavior. Static models utilizing the SE boost show an increase in the mass transfer rate by approximately half an order of magnitude, accompanied by a 8% shrinkage of the star. In dynamic simulations, we detected high- amplitude oscillations in the mass transfer rate, reaching peaks of Ṁ = 10−2.5 M⊙ yr−1 and resulting in a total mass loss of Mej = 1 M⊙. These outbursts correlate with pulsations with a shrinkage of up to 18%. The results suggest that the oscillation period is critically dependent on the specific criteria triggering the SE boost. 1

Tato práce zkoumá nestabilní chování exotických hvězd známých jako Luminous Blue Variables (LBVs) simulací těsné dvojhvězdy sestávající z hvězdy o hmotnosti 30 M⊙ a černé díry o hmotnosti 4.5 M⊙. S použitím jednorozměrného vývojového kódu MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) jsme provedli statické i dynamické simulace a aplikovali jsme nový přístup k přenosu hmoty a Super-Eddingtonovskému (SE) chování. Statické modely SE boostu vykazují asi o půl řádu vyšší intenzitu přenosu hmoty doprovázenou zmenšením hvězdy asi o 8 %. Dynamické simulace vykazují oscilace v míře přenosu hmoty během nichž tato dosahuje asi Ṁ = 10−2.5 M⊙ yr−1 a celková ztráta hmoty pak přibližně Mej = 1 M⊙. Výtrysky korelují s puzacemi hvězdy při nichž se hvězda zmenšuje až o 18 %. Výsledky ukazují, že perioda oscilací je závisla na kritériích, která slouží k aktivaci SE boostu. 1