Ich habe nach Beispielen gesucht, wie Massenverlustraten bestimmt werden.
Ich untersuche eine zirkumstellare Staubhülle, die von einem Wolf-Rayet-Stern ausgestoßen wird. Ich habe einige Parameter wie die Expansionsgeschwindigkeit der Hülle (60 km/s), die Staubmasse der Hülle (0,1 M_Sonne), die Radien der Hülle (R_in=10000 AU und R_out=60000) und ihr Alter (T=26000 Jahre).
Ich habe mich gefragt, ob es eine Formel gibt, die diese Parameter in Beziehung setzt und ob sie ausreichen, um die Staubmassenverlustrate oder ihre Abhängigkeit von anderen Faktoren zu bestimmen.
Könnte jemand helfen?
Grob: Die Massenverlustrate für einen kugelsymmetrischen Wind ist gegeben durch
Hier hast du und haben Sie die Masse des Materials innerhalb von zwei konzentrischen Radien - so können Sie die durchschnittliche Dichte bei einem durchschnittlichen Radius in der Schale berechnen.
Das Alter der Schale ist für die Masseverlustrate nicht relevant , aber unter der Annahme, dass die Windparameter über diese Zeit unverändert sind, sagen sie Ihnen, wie viel Masse insgesamt verloren gegangen ist .
Es gibt viele zusätzliche Informationen, die Sie benötigen, um eine Massenverlustrate zu erhalten. Was Sie haben, ist eine Erkennung einer gewissen Staubmasse und ein Zeitintervall, in dem diese Masse verloren gegangen ist, sodass Sie etwas erhalten könnten, das wie eine Massenverlustrate aussieht, indem Sie die Masse nehmen und durch die Zeit dividieren, in der sie verloren gegangen ist. also 0,1 M_sun dividiert durch 26.000 Jahre. Das ist bereits eine Massenverlustrate von 0,0004 M_Sonne/Jahr, was ziemlich hoch ist, aber es gibt mehrere Probleme, die dazu führen könnten, dass dies entweder eine Überschätzung oder eine Unterschätzung ist:
1) Sie möchten vermutlich eine durchschnittliche Massenverlustrate über sehr lange Zeitintervalle, nicht nur 26.000 Jahre. Sie müssen also wissen, ob dies einen stetigen Prozess oder eine Art besonderes Ereignis darstellt. Es wird oft beobachtet, dass Sterne, die mit Wolf-Rayet-Sternen verwandt sind und als „leuchtende blaue Variablen“ bezeichnet werden, in diskreten Episoden, die in unvorhersehbaren Intervallen auftreten, an Masse verlieren. Ist der Staub, der Ihren Stern umgibt, also ein typisches Merkmal, das immer vorhanden sein sollte, oder wurde der Stern ausgewählt, weil er ein solches Merkmal hat? Wenn letzteres der Fall ist, dann ist die Zeitskala von 26.000 Jahren keine charakteristische Zeit für dieses Objekt. Ein damit zusammenhängendes Problem ist, dass 60 km/s eine sehr langsame Geschwindigkeit für einen Wolf-Rayet-Wind ist, was auch darauf hindeutet, dass Sie eine Art Massenfreisetzungsvorfall hatten, als der Stern sehr aufgeblasen war, nicht eine gleichmäßigere Art von Wind.
2) Ein noch schlimmeres Problem ist, dass alles, was Sie wissen, die Staubmasse ist. Das ist wahrscheinlich nur ein kleiner Bruchteil der gesamten verlorenen Masse, denn je nach Entwicklungsstand des Wolf-Rayet-Sterns könnte viel Wasserstoff und sehr wahrscheinlich viel Helium vorhanden sein, die nicht an der Staubbildung beteiligt sind . Der Grund, warum innerhalb von 10000 AE kein Staub entdeckt wird, könnte auch darin liegen, dass sich der Staub noch nicht gebildet hat, wenn er der ionisierenden Strahlung des Wolf-Rayet-Sterns so nahe ist. Wenn dem so ist, kann man nicht einmal die Staubmasse verwenden, um die Masse des Materials zu charakterisieren, das Staub bildet, ohne auch den Anteil zu kennen, der bei jedem bestimmten Radius Staub erzeugt hat.
3) Wenn der Außenradius des Merkmals 60.000 AE beträgt und die Entstehung des Merkmals 26.000 Jahre gedauert hat, dann ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des äußeren Rands des Merkmals das Verhältnis dieser Zahlen, was 2,3 AE/Jahr ergibt. Das entspricht 11 km/s. Wenn sich der Staub also mit 60 km/s bewegt, der äußere Rand des Merkmals sich aber nur mit 11 km/s bewegt, bedeutet das, dass der Wind Material im interstellaren Medium anhäuft. Es ist also überhaupt nicht klar, dass die Staubmasse, die Sie sehen, vollständig vom Wolf-Rayet-Wind stammt, ein Teil davon könnte sich aus Gas bilden, das sich zuvor im interstellaren Medium befand, da etwa 5/6 der Gasmasse darin enthalten sind Merkmal muss aus dem interstellaren Medium stammen. Der Wolf-Rayet-Wind wird mit staubbildendem Material angereichert, aber wenn er nur fünfmal so angereichert ist, es wird immer noch Staub vom ISM kommen. Das hängt also auch vom Entwicklungsstand des Wolf-Rayet-Sterns ab. (Die Tatsache, dass Sie so viel Staub sehen, deutet darauf hin, dass dies ein Stern vom Typ „WC“ sein könnte, der sehr mit Kohlenstoff angereichert ist, sodass dieses letzte Problem möglicherweise kein Problem darstellt.)
Es würde also einiges mehr Nachdenken und mehr Forschung über das Objekt erfordern, mit zusätzlichen quantitativen Einschränkungen, um eine längerfristige Schätzung der Massenverlustrate zu erhalten. Aber zumindest haben Sie 0,0004 M_sun/yr als eine Art Benchmark, um dieses Gespräch zu beginnen.
HDE226868