Кратко — сначала признаки межзвёздного обмена массы, затем как это меняет типы сверхновых и компактные остатки.
Наблюдательные признаки обмена массы
- Геометрические/фотометрические:
- Элипсоидальная модуляция и регулярные затмения (синхронная деформация донорa при RLOF).
- Изменение орбитального периода $\dot{P}$ (наблюдается в долях секунд/год для тесных систем).
- Спектроскопические:
- Двойные пиковые профили линий — аккреционный диск; эмиссионные линии водорода/гелия с широкими крыльями.
- P Cygni‑профили и узкие эмиссионные линии — сильные ветры / выбросы.
- Химические аномалии в атмосферах (обогащение CNO-продуктами) у аккрецирующего компаньона.
- Радиальные скорости указывают на наличие массового переноса и меняющийся $q=M_{\mathrm{donor}}/M_{\mathrm{accretor}}$.
- Высокоэнергетические:
- Постоянные и переменные рентгеновские источники: LMXB/HMXB, ультрамассивные рентгеновские источники; супермягкие источники (стабильная термоядерная проливание на WD).
- Новоподобные вспышки и классические новae — термоядерные вспышки на аккрецирующем белом карлике.
- Джеты и радио‑излучение (аккрецирующие NS/BH).
- Динамические / длительные:
- Общая оболочка (common envelope) проявляется в резком сокращении орбиты и последующем ярком кратковременном выбросе; бывает трудно уловить напрямую, но последствия — очень короткопериодные двойные компакты.
- Переменная скорость и величина аккреции, сверхсветимость при сверхэпсилонных скоростях (переполнение Эддингтона).
Ключевые количественные соотношения (коротко):
- Радиус Роша (приближённо, формула Эгглтона):
$$\frac{R_L}{a}=\frac{0.49q^{2/3}}{0.6q^{2/3}+\ln (1+q^{1/3})},q=\frac{M_{\mathrm{donor}}}{M_{\mathrm{accretor}}}.$$ - Эддингтоновская светимость и связанная оценка предельной скорости аккреции:
$$L_{\mathrm{Edd}}\approx 1.3\times 10^{38}\frac{M}{M_{\odot }}\mathrm{erg}{\mathrm{s}}^{-1},{\dot{M}}_{\mathrm{Edd}}\sim \frac{L_{\mathrm{Edd}}}{\eta c^2}.$$
Влияние на образование сверхновых и компактных остатков
- Тип Ia (белые карлики):
- Single‑degenerate: стабильный перенос на WD может привести к росту массы до близкой к Хандрасекару \(\(M_{\rm Ch}\approx 1.4\,M_\odot\)\) и термоядерной детонации — тип Ia.
- Double‑degenerate: слияние двух WD при потере орбитальной энергии (GW/CE) тоже даёт Ia при суммарной массе $\gtrsim M_{\mathrm{Ch}}$.
- Наблюдательные подсказки: отсутствие H/He в спектре (обычно), ранние взаимодействия с окружением (узкие линии) у некоторых событий — следы недавнего массопереноса.
- Стриппинг и ядро‑коллапс (Type Ib/c):
- RLOF или общая оболочка удаляют водородную/гелиевую оболочку звезды — при коллапсе выходит сверхновая Ib или Ic вместо II. Это меняет массу ядра и, следовательно, тип остатка (NS или BH).
- Более сильный стриппинг → меньшая масса внешней оболочки и менее яркая радиальная эмиссия от взаимодействия с CSM.
- Аккреция‑индуцированный коллапс (AIC):
- ONe WD, набирающий массу, может не взорваться как Ia, а превратиться в нейтронную звезду — даёт молодые NS с малыми выбросами.
- Влияние на массы, спины и магнитные поля:
- Аккреция существенно изменяет массу и угловой момент аккрецирующего компонента: может «перекрутить» NS в миллисекундный пульсар; BH получают более высокий спин.
- Массоперенос и CE меняют распределение масс и орбит → определяют, будет ли остаток одиночным, парой компактных объектов или слиянием.
- Формирование двойных компактных систем и гравитационные волны:
- CE и стабильный перенос приводят к тесным NS–NS, NS–BH, BH–BH, которые через время сливаются из‑за излучения гравволнов. Частота слияний и распределение масс зависит от эффективности CE (${\alpha }_{\mathrm{CE}}$) и предшествующего обмена.
- GW‑сигнал определяется т.н. «chirp mass» $\mathcal{M}=(M_1{M}_2{)}^{3/5}(M_1+M_2{)}^{-1/5}$.
- Наблюдательные последствия для сверхновых:
- Изменённая предсверхновая масса/структура: слабее/сильнее взрыв, разные кинетические энергии и нуклеосинтез.
- Наличие ближайшего вещества (остаток массопереноса) даёт узкие линии взаимодействия (IIn) или раннее излучение от ударной волны.
Короткое резюме
- Наблюдайте: изменчивость света и спектра, рентген/радио, химические следы и изменение орбиты — это признаки обмена массы.
- Последствия: обмен меняет тип сверхновой (Ia, Ib/c, II), может привести к AIC, формирует миллисекундные пульсары и двойные компактные системы, влияя на массы, спины и вероятность последующих слияний (гравитаальные волны).