Soluciones hidrodinámicas autoconsistentes para vientos impulsados por radiación en estrellas masivas

Abstract

Las estrellas masivas presentan intensos vientos estelares descritos por la teoría de vientos impulsados por radiación. Presentamos dos nuevos procedimientos autoconsistentes que combinan la hidrodinámica con los cálculos de la fuerza de las lineas, dando como resultado los parámetros de la esta fuerza, el campo de velocidades y la tasa de pérdida de masa. Nuestros cálculos consideran la contribución al multiplicador de fuerza de las líneas de más de 900 000 transiciones atómicas, un flujo de radiación en equilibrio termodinámico no local (NLTE) de la fotosfera usando modelos TLUSTY y una aproximación cuasi LTE para los números ocupacionales. Se puede calcular un conjunto completo de parámetros de fuerza de las líneas para Teg > 30000 K, y logaritmo (log) de gravedades superficiales superiores a 3,2 dex, con sus correspondientes parámetros de viento (velocidades terminales y tasas de pérdida de masa). La dependencia ya conocida de los parámetros de fuerza de las líneas con la temperatura efectiva se ve reforzada por la dependencia de logg. Las velocidades terminales presentan una relación de escalamiento más empinada con respecto a la velocidad de escape. Esto podría explicar los valores de dispersión observados en el lado caliente del salto de biestabilidad. Además, la comparación de las tasas de pérdida de masa autoconsistentes con la obtenida por la teoría m-CAK muestran una buena concordancia. Las soluciones de viento autoconsistentes se utilizan como entrada en los códigos EASTWIND y CMFGEN (Co-Moving Frame Generator) para calcular espectros sintéticos. Mostramos, comparando con los espectros observados para algunas estrellas, que sólo variando el factor de agrupamiento (clumping), los espectros sintéticos convergen rápidamente en la región de vecindad de la solución. Es importante destacar que nuestros procedimientos autoconsistentes reducen significativamente el número de parámetros libres necesarios para obtener un espectro sintético.

Massive stars present strong stellar winds described by the radiation-driven wind theory. We present two novel self-consistent procedures that couple the hydrodynamics with calculations of the line force, giving, as a result, the line-force parameters, the velocity field, and the mass-loss rate. Our calculations consider the contribution to the line-force multiplier from more than 900,000 atomic transitions, a non-local thermodynamic equilibrium (NLTE) radiation flux from the photosphere from TLUSTY models, and a quasi-LTE approximation for the occupational numbers. A complete set of line-force parameters for Teg > 30000 K, and logarithm (log) of surface gravities higher than 3.2 dex can be calculated, with their corresponding wind parameters (terminal velocities and mass-loss rates). The already known dependence of line-force parameters on effective temperature is enhanced by the dependence on log//. The terminal velocities present a stepper scaling relation concerning the escape velocity. This might explain the scatter values observed on the hot side of the bistability jump. Moreover, comparing self-consistent mass-loss rates with the one obtained by the m-CAK theory shows a good agreement. Self-consistent wind solutions are used as input in FASTWIND and CMFGEN (Co-Moving Frame Generator) codes to calculate synthetic spectra. We show, comparing with the observed spectra for some stars, that only varying the clumping factor, the synthetic spectra rapidly converge into the neighbourhood region of the solution. It is important to stress that our self-consistent procedures significantly reduce the number of free parameters needed to obtain a synthetic spectrum.