A comprehensive analysis of a rare Wolf-Rayet multiple system in the Large Magellanic Cloud

Soetkin Janssens
Persbericht

Een kosmische geschiedenis: BAT99 126

De meest massieve sterren zouden tot 300 keer zwaarder zijn dan de Zon. Maar hoe evolueren deze massieve sterren? Het antwoord op deze vraag is cruciaal voor het begrijpen van ons bestaan. Echter, deze vraag blijft onbeantwoord... 

"We are all made of stardust."

Massieve sterren, met een massa zwaarder dan 8 zonsmassa’s, hebben krachtige winden en samen met de supernova-explosie die gepaard gaat met hun dood beïnvloeden zij hun directe omgeving, bijvoorbeeld aangaande de formatie van nieuwe sterren. Ze verrijken op deze manier het universum met elementen zwaarder dan waterstof en helium, zoals zuurstof en koolstof - waaruit wij gevormd zijn. De stardust-uitspraak van Carl Sagan onthult dus de waarheid achter ons bestaan. (Onze Zon heeft overigens ook winden, met als bijverschijnsel het noorderlicht, maar deze zijn enkel belangrijk op schaal van de planeten.) Crabby2 2De Krabnevel - supernova. Bron: ESO.

Een oeroude vraag herleeft

Willen we de (chemische) evolutie van ons universum begrijpen, dan moeten we focussen op de evolutie van massieve sterren. Ondanks de belangrijke rol die massieve sterren spelen in de evolutie van ons universum weten we momenteel nog niet volledig hoe ze evolueren. Eén van de redenen hiervoor is dat ze zeldzaam zijn in het huidige universum. Voor elke ster met 20 zonsmassa's zijn er ongeveer 1.000 Zonnen. Het gebrek aan data maakt het moeilijk om de parameters van massieve sterren duidelijk te bepalen en hun evolutie in kaart te brengen.

Massieve sterren eindigen hun leven met een supernova-explosie die een neutronenster of zwart gat (ZG) achterlaat. Recentelijk hebben astronomen fusies van twee ZG’en kunnen observeren - één van de grootste prestaties van de moderne astronomie. Dit doet de vraag herleven: „Hoe evolueren de meest massieve sterren?” 
De meeste massieve sterren komen voor als dubbelsterren of hoger-orde-meervoudige systemen en dus heeft het merendeel van de massieve sterren minstens één partner waarmee het gebonden is. Daarenboven zullen de meeste massieve sterren ook interageren - zoals massa overdragen van de ene naar de andere ster - met één of meerdere van deze partners. Dit doet de evolutie van de individuele componenten afwijken van hun evolutie moesten ze een enkele ster zijn. Interacties tussen sterren zijn theoretisch nog niet voldoende onderbouwd om de evolutie van dubbelsterren te begrijpen en dus van het merendeel van de massieve sterren. Aan de hand van één systeem worden de bestaande theorieën getest. En net omdat massieve sterren zo zeldzaam zijn, zijn de resultaten van dit onderzoek uitermate belangrijk. 

A brief history of BAT99 126

Het systeem dat hier onderzocht is, is BAT99 126. Dit is een hoger-orde-meervoudig systeem gelokaliseerd in de Grote Magelaanse Wolk op 150.000 lichtjaar van de Aarde. BAT99 126 bevat twee uitzonderlijke componenten die het systeem zo interessant en cruciaal maken om te onderzoeken:

  • Een Wolf-Rayet (WR)-ster. Dit is een ver-geëvolueerde massieve ster, geboren met meer dan 25 zonsmassa’s, die typerende extreme winden heeft.

  • Een dichte dubbelster met een een heel korte periode van 1.55 dagen.

Deze componenten maken BAT99 126 een geschikte kandidaat om onze theorieën op te testen.
Omdat de componenten in het systeem hoge massa’s hebben, denkt men dat dit systeem een kandidaat is om te evolueren richting een ZG+ZG-dubbelster die uiteindelijk zal versmelten - de dichtstbijzijnde van zijn soort.

Concreet is het doel om de individuele componenten te identificeren en hun massa’s te bepalen. Vervolgens volgt een analyse van hun banen en bepalen we de evolutie van het systeem.

BAT99 126: Onthuld

Het onderzoek wijst uit dat BAT99 126 vier zichtbare componenten herbergt, een verdubbeling ten opzichte van voorgaand onderzoek. De componenten van het 1.55-dagen-dubbelsysteem zijn twee sterren met een massa van 36 en 15 zonsmassa’s. 
De WR-ster is een enkelster die initieel meer dan 100 zonsmassa’s kan gehad hebben en door de winden 70% van haar massa verloor.
De vierde component is een ster van ongeveer 10 zonsmassa’s. Deze ster heeft variabele radiale snelheden, wat erop kan wijzen dat deze ster samen met de WR-ster een dubbelsysteem vormt. Echter, een meer plausibele verklaring is dat deze ster in een baan is met een nog onbekende component. Deze component zou een te lage massa hebben, zodat ze niet helder genoeg is om op te vallen tussen de andere sterren.

De geschatte leeftijd van BAT99 126 is 4 miljoen jaar. Simulaties van de evolutie van de 1.55-dagen-dubbelster tonen aan dat de huidige zwaardere component oorspronkelijk minder zwaar was (~23 zonsmassa’s) en de huidige lichtere component de oorspronkelijke zwaarste component (~29 zonsmassa’s) was. Dit toont aan dat er massaoverdracht is (geweest) tussen deze twee sterren. De simulaties alsook de meetdata kunnen niet uitsluiten dat massaoverdracht nog steeds gaande is en dat de sterren in contact staan. Volgens de simulaties is er tijdens het process van massaoverdracht geen massa verloren gegaan.
De simulaties tonen ook aan dat de dichte dubbelster niet direct zal evolueren naar een ZG+ZG-fusie, maar dat de twee sterren zullen fuseren voordat ze ZG’en gevormd hebben. De componenten zouden nog massiever moeten zijn opdat de ZG’en-fusie zou gebeuren.

To end or not to end?

Het universum is het laboratorium van een astronoom, maar hun testobjecten kunnen we niet bezoeken. Bijna alles wat we weten en ontdekken over sterren, hebben astronomen ontrafeld aan de hand van het licht dat een ster uitzendt. Aan de hand van enkel het licht van BAT99 126 zijn er verschillende nieuwe inzichten aan het licht gekomen.

Met een initiële totale massa van boven de 150 zonsmassa’s is BAT99 126 een van de massiefste hoger-orde-meervoudige systemen tot op heden gekend. De analyse van het systeem heeft aangetoond dat onze huidige theorie over massaoverdracht tussen sterren kan verklaren hoe dit systeem geëvolueerd is, maar er zijn nog enkele onzekerheden over de configuratie van de individuele componenten. Om hier zekerheid over te krijgen, zijn er meer observaties nodig. Dit zou ervoor zorgen dat we nog meer te weten komen over dit sleutelsysteem en dichter bij het antwoord komen op de vraag: “Hoe evolueren de massieve sterren?”

Bibliografie

J. Abadie, B. P. Abbott, R. Abbott, Other collaborators, LIGO Scientific Collaboration, and Virgo Collaboration. TOPICAL REVIEW: Predictions for the rates of compact binary coalescences observable by groundbased gravitational-wave detectors. Classical and Quantum Gravity, 27 (17):173001, Sept. 2010. doi: 10.1088/0264-9381/27/17/173001.

B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, O. LIGO Scientific Collaboration, and VIRGO Collaboration. GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence. Physical Review Letters, 2016a.

B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, Other collaborators, LIGO Scientific Collaboration, and Virgo Collaboration. Astrophysical Implications of the Binary Black-hole Merger GW150914. The Astrophysical Journal Letters, 2016b.

B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, Other collaborators, and S. South Africa/MeerKAT. Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger. The Astrophysical Journal Letters, 848(2):L12, Oct. 2017. doi: 10.3847/2041-8213/aa91c9.

M. Abdul-Masih, H. Sana, J. Sundqvist, L. Mahy, A. Menon, L. A. Almeida, A. De Koter, S. E. de Mink, S. Justham, N. Langer, J. Puls, T. Shenar, and F. Tramper. Clues on the Origin and Evolution of Massive Contact Binaries: Atmosphere Analysis of VFTS 352. Astrophysical Journal, 880(2):115, Aug. 2019. doi: 10.3847/1538-4357/ab24d4.

M. Abdul-Masih, H. Sana, K. E. Conroy, J. Sundqvist, A. Prša, A. Kochoska, and J. Puls. Spectroscopic patch model for massive stars using PHOEBE II and FASTWIND. Astronomy & Astrophysics, 636:A59, Apr. 2020. doi: 10.1051/0004-6361/201937341.

C. Aerts. Stellar Structure and Evolution. Lecture notes for a KULeuven MSc course, 2019.

 

E. J. Aldoretta, S. M. Caballero-Nieves, D. R. Gies, E. P. Nelan, D. J. Wallace, W. I. Hartkopf, T. J. Henry, W. C. Jao, J. Maíz Apellániz, B. D. Mason, A. F. J. Moffat, R. P. Norris, N. D. Richardson, and S. J. Williams. The Multiplicity of Massive Stars: a High Angular Resolution Survey With the Guidance Sensor. The Astronomical Journal, 149(1): 26, Jan. 2015. doi: 10.1088/0004-6256/149/1/26.

P. Bartzakos, A. F. J. Moffat, and V. S. Niemela. Magellanic Cloud WC/WO Wolf-Rayet stars I. Binary frequency and Roche lobe overflow formation. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 324(1): 18–32, June 2001. doi: 10.1046/j.1365-8711.2001.04126.x.

A. Z. Bonanos, D. L. Massa, M. Sewilo, D. J. Lennon, N. Panagia, L. J. Smith, M. Meixner, B. L. Babler, S. Bracker, M. R. Meade, K. D. Gordon, J. L. Hora, R. Indebetouw, and B. A. Whitney. Spitzer SAGE Infrared Photometry of Massive Stars in the Large Magellanic Cloud. The Astronomical Journal, 138(4):1003–1021, Oct. 2009. doi: 10.1088/0004-6256/138/4/1003.

J. C. Bouret, T. Lanz, D. J. Hillier, S. R. Heap, I. Hubeny, D. J. Lennon, L. J. Smith, and C. J. Evans. Quantitative Spectroscopy of O Stars at Low Metallicity: O Dwarfs in NGC 346. Astrophysical Journal, 595(2): 1182–1205, Oct. 2003. doi: 10.1086/377368.

F. Bresolin, P. A. Crowther, and J. Puls. Massive Stars as Cosmic Engines, volume 250 of IAU Symposium. June 2008.

J. Breysacher, M. Azzopardi, and G. Testor. The fourth catalogue of Population I Wolf-Rayet stars in the Large Magellanic Cloud. Astronomy and Astrophysics Supplement, 137:117–145, May 1999. doi: 10.1051/aas:1999240.

I. Brott, S. E. de Mink, M. Cantiello, N. Langer, A. de Koter, C. J. Evans, I. Hunter, C. Trundle, and J. S. Vink. Rotating massive main-sequence stars. I. Grids of evolutionary models and isochrones. Astronomy & Astrophysics, 530:A115, June 2011. doi: 10.1051/0004-6361/201016113.

R. Burnham. Burnham’s celestial handbook. an observers guide to the universe beyond the solar system, volume 445. 1978.

J. I. Castor, D. C. Abbott, and R. I. Klein. Radiation-driven winds in Of stars. Astrophysical Journal, 195:157–174, Jan. 1975. doi: 10.1086/ 153315.

R. Chini, V. H. Hoffmeister, A. Nasseri, O. Stahl, and H. Zinnecker. A spectroscopic survey on the multiplicity of high-mass stars. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 424(3):1925–1929, Aug. 2012. doi: 10.1111/j.1365-2966.2012.21317.x.

M. R. L. Cioni, G. Clementini, L. Girardi, R. Guand alini, M. Gullieuszik, B. Miszalski, M. I. Moretti, V. Ripepi, S. Rubele, G. Bagheri, K. Bekki, N. Cross, W. J. G. de Blok, R. de Grijs, J. P. Emerson, C. J. Evans, B. Gibson, E. Gonzales-Solares, M. A. T. Groenewegen, M. Irwin, V. D. Ivanov, J. Lewis, M. Marconi, J. B. Marquette, C. Mastropietro, B. Moore, R. Napiwotzki, T. Naylor, J. M. Oliveira, M. Read, E. Sutorius, J. T. van Loon, M. I. Wilkinson, and P. R. Wood. The VMC survey. I. Strategy and first data. Astronomy & Astrophysics, 527:A116, Mar. 2011. doi: 10.1051/0004-6361/201016137.

P. S. Conti, P. A. Crowther, and C. Leitherer. From Luminous Hot Stars to Starburst Galaxies. 2008.

P. A. Crowther. Physical Properties of Wolf-Rayet Stars. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 45(1):177–219, Sept. 2007. doi: 10.1146/ annurev.astro.45.051806.110615.

P. A. Crowther and L. J. Hadfield. Reduced Wolf-Rayet line luminosities at low metallicity. Astronomy & Astrophysics, 449(2):711–722, Apr. 2006. doi: 0.1051/0004-6361:20054298.

R. M. Cutri and et al. VizieR Online Data Catalog: WISE All-Sky Data Release (Cutri+ 2012). VizieR Online Data Catalog, art. II/311, Apr. 2012.

S. E. de Mink and I. Mandel. The chemically homogeneous evolutionary channel for binary black hole mergers: rates and properties of gravitational-wave events detectable by advanced LIGO. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 460(4):3545–3553, Aug. 2016. doi: 10.1093/mnras/stw1219.

S. E. de Mink, O. R. Pols, and R. W. Hilditch. Efficiency of mass transfer in massive close binaries. Tests from double-lined eclipsing binaries in the SMC. Astronomy & Astrophysics, 467(3):1181–1196, June 2007. doi: 10.1051/0004-6361:20067007.

S. E. de Mink, M. Cantiello, N. Langer, O. R. Pols, I. Brott, and S. C. Yoon. Rotational mixing in massive binaries. Detached short-period systems.Astronomy & Astrophysics, 497(1):243–253, Apr. 2009. doi: 10.1051/ 0004-6361/200811439.

H. Dekker, S. D’Odorico, A. Kaufer, B. Delabre, and H. Kotzlowski. Design, construction, and performance of UVES, the echelle spectrograph for the UT2 Kueyen Telescope at the ESO Paranal Observatory. In M. Iye and

A. F. Moorwood, editors, Proc. SPIE, volume 4008 of Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, pages 534– 545, Aug. 2000. doi: 10.1117/12.395512.

R. G. Detmers, N. Langer, P. Podsiadlowski, and R. G. Izzard. Gammaray bursts from tidally spun-up Wolf-Rayet stars? Astronomy & Astrophysics, 484(3):831–839, June 2008. doi: 10.1051/0004-6361:200809371.

J. Diaz-Cordoves and A. Gimenez. A new nonlinear approximation to the limb-darkening of hot stars. Astronomy & Astrophysics, 259(1):227–231, June 1992.

J. Diaz-Cordoves, A. Claret, and A. Gimenez. Linear and non-linear limbdarkening coefficients for LTE model atmospheres. Astronomy and Astrophysics Supplement, 110:329, Apr. 1995.

P. P. Eggleton. Aproximations to the radii of Roche lobes. Astrophysical Journal, 1983a.

P. P. Eggleton. Towards consistency in simple prescriptions for stellar convection. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1983b.

Z. Eker, V. Bakıs, , S. Bilir, F. Soydugan, I. Steer, E. Soydugan, H. Bakıs, , F. Aliçavus,, G. Aslan, and M. Alpsoy. Interrelated main-sequence mass-luminosity, mass-radius, and mass-effective temperature relations.Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 479(4):5491–5511, Oct. 2018. doi: 10.1093/mnras/sty1834.

J. J. Eldridge and E. R. Stanway. BPASS predictions for binary black hole mergers. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 462 (3):3302–3313, Nov. 2016. doi: 10.1093/mnras/stw1772.

C. J. Evans, M. B. Kennedy, P. L. Dufton, I. D. Howarth, N. R. Walborn, N. Markova, J. S. Clark, S. E. de Mink, A. de Koter, P. R. Dunstall, V. Hénault-Brunet, J. Maíz Apellániz, C. M. McEvoy, H. Sana, S. Simón-Díaz, W. D. Taylor, and J. S. Vink. The VLT-FLAMES Tarantula Survey. XVIII. Classifications and radial velocities of the B-type stars. Astronomy & Astrophysics, 574:A13, Feb. 2015. doi: 10.1051/0004-6361/201424414.

T. Eversberg, S. Lépine, and A. F. J. Moffat. Outmoving Clumps in the Wind of the Hot O Supergiant ζ Puppis. Astrophysical Journal, 494(2): 799–805, Feb. 1998. doi: 10.1086/305218.

E. L. Fitzpatrick. Correcting for the Effects of Interstellar Extinction.Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 111(755):63–75, Jan. 1999. doi: 10.1086/316293.

C. Foellmi, A. F. J. Moffat, and M. A. Guerrero. Wolf-Rayet binaries in the Magellanic Clouds and implications for massive-star evolution I. Small Magellanic Cloud. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2003a.

C. Foellmi, A. F. J. Moffat, and M. A. Guerrero. Wolf-Rayet binaries in the Magellanic Clouds and implications for massive-star evolution II. Large Magellanic Cloud. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2003b.

D. B. Friend and D. C. Abbott. The Theory of Radiatively Driven Stellar Winds. III. Wind Models with Finite Disk Correction and Rotation.Astrophysical Journal, 311:701, Dec. 1986. doi: 10.1086/164809.

D. Graczyk, I. Soszyński, R. Poleski, G. Pietrzyński, A. Udalski, M. K. Szymański, M. Kubiak, Ł. Wyrzykowski, and K. Ulaczyk. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XII. Eclipsing Binary Stars in the Large Magellanic Cloud. Acta Astronomica, 61(2):103–122, June 2011.

D. F. Gray. On the Existence of Classical Microturbulence. Astrophysical Journal, 184:461–472, Sept. 1973. doi: 10.1086/152344.

N. J. Grin, O. H. Ramírez-Agudelo, A. de Koter, H. Sana, J. Puls, I. Brott, P. A. Crowther, P. L. Dufton, C. J. Evans, G. Gräfener, A. Herrero, N. Langer, D. J. Lennon, J. T. van Loon, N. Markova, S. E. de Mink, F. Najarro, F. R. N. Schneider, W. D. Taylor, F. Tramper, J. S. Vink, and N. R. Walborn. The VLT-FLAMES Tarantula Survey. XXV. Surface nitrogen abundances of O-type giants and supergiants. Astronomy & Astrophysics, 600:A82, Apr. 2017. doi: 10.1051/0004-6361/201629225.

W. R. Hamann and G. Gräfener. A temperature correction method for expanding atmospheres. Astronomy & Astrophysics, 410:993–1000, Nov. 2003. doi: 10.1051/0004-6361:20031308.

T. M. Heckman, L. Armus, and G. K. Miley. On the Nature and Implications of Starburst-driven Galactic Superwinds. The Astrophysical Journal Supplement Series, 74:833, Dec. 1990. doi: 10.1086/191522.

A. Heger, N. Langer, and S. E. Woosley. Presupernova Evolution of Rotating Massive Stars. I. Numerical Method and Evolution of the Internal Stellar Structure. Astrophysical Journal, 528(1):368–396, Jan. 2000. doi: 10.1086/308158.

R. W. Hilditch. An Introduction to Close Binary Stars. 2001.

D. J. Hillier and D. L. Miller. The Treatment of Non-LTE Line Blanketing in Spherically Expanding Outflows. Astrophysical Journal, 496(1):407–427, Mar. 1998. doi: 10.1086/305350.

M. Hogerheijde. The molecular environment of low-mass protostars. PhD thesis, Department of Astronomy, University of California, Campbell Hall, Berkeley, CA 94720, USA, June 1998.

P. F. Hopkins. Galaxies on FIRE: Stellar Feedback Explains Inefficient Star Formation. In American Astronomical Society Meeting Abstracts #224, volume 224 of American Astronomical Society Meeting Abstracts, page 215.06, June 2014.

I. D. Howarth. LMC and galactic extinction. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 203:301–304, Apr. 1983. doi: 10.1093/mnras/203. 2.301.

R. M. Humphreys. Massive stars in galaxies. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 99:5–14, Jan. 1987. doi: 10.1086/131948.

I. Hunter, I. Brott, D. J. Lennon, N. Langer, P. L. Dufton, C. Trundle, S. J. Smartt, A. de Koter, C. J. Evans, and R. S. I. Ryans. The VLT FLAMES Survey of Massive Stars: Rotation and Nitrogen Enrichment as the Key to Understanding Massive Star Evolution. The Astrophysical Journal Letters, 676(1):L29, Mar. 2008. doi: 10.1086/587436.

I. Hunter, I. Brott, N. Langer, D. J. Lennon, P. L. Dufton, I. D. Howarth, R. S. I. Ryans, C. Trundle, C. J. Evans, A. de Koter, and S. J. Smartt. The VLT-FLAMES survey of massive stars: constraints on stellar evolution from the chemical compositions of rapidly rotating Galactic and Magellanic Cloud B-type stars. Astronomy & Astrophysics, 496(3):841– 853, Mar. 2009. doi: 10.1051/0004-6361/200809925.

P. Kaaret, H. Feng, and T. P. Roberts. Ultraluminous X-Ray Sources. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 55(1):303–341, Aug. 2017. doi: 10.1146/annurev-astro-091916-055259.

I. D. Karachentsev, V. E. Karachentseva, W. K. Huchtmeier, and D. I. Makarov. A Catalog of Neighboring Galaxies. The Astronomical Journal, 127(4):2031–2068, Apr. 2004. doi: 10.1086/382905.

D. Kato, C. Nagashima, T. Nagayama, M. Kurita, J. F. Koerwer, T. Kawai, T. Yamamuro, T. Zenno, S. Nishiyama, D. Baba, R. Kadowaki, Y. Haba, H. Hatano, H. Shimizu, M. Nishimura, T. Nagata, S. Sato, Y. Murai, T. Kawazu, Y. Nakajima, H. Nakaya, R. Kandori, N. Kusakabe, A. Ishihara, N. Kaneyasu, J. Hashimoto, M. Tamura, T. Tanabé, Y. Ita, N. Matsunaga, Y. Nakada, K. Sugitani, K.-I. Wakamatsu, I. S. Glass, M. W. Feast, J. W. Menzies, P. A. Whitelock, P. Fourie, J. Stoffels,

G. P. Evans, and T. Hasegawa. The IRSF Magellanic Clouds Point Source Catalog. Publications of the Astronomical Society of Japan, 59: 615–641, June 2007. doi: 10.1093/pasj/59.3.615.

D. Kato, Y. Ita, T. Onaka, T. Tanabé, T. Shimonishi, I. Sakon, H. Kaneda, A. Kawamura, T. Wada, F. Usui, B.-C. Koo, M. Matsuura, and H. Takahashi. AKARI Infrared Camera Survey of the Large Magellanic Cloud. I. Point-source Catalog. The Astronomical Journal, 144(6):179, Dec. 2012. doi: 10.1088/0004-6256/144/6/179.

R. Kippenhahn, A. Weigert, and A. Weiss. Stellar Structure and Evolution. 2012. doi: 10.1007/978-3-642-30304-3.

U. Kolb and H. Ritter. A comparative study of the evolution of a close binary using a standard and an improved technique for computing mass transfer. Astronomy & Astrophysics, 236:385–392, Sept. 1990.

J. Krtička and J. Kubát. Improved velocity law parameterization for hot star winds. Astronomy & Astrophysics, 534:A97, Oct. 2011. doi: 10. 1051/0004-6361/201116679.

G. P. Kuiper. On the Interpretation of β Lyrae and Other Close Binaries.Astrophysical Journal, 93:133, Jan. 1941. doi: 10.1086/144252.

T. Lanz and I. Hubeny. A Grid of Non-LTE Line-blanketed Model Atmospheres of O-Type Stars. The Astrophysical Journal Supplement Series, 146(2):417–441, June 2003. doi: 10.1086/374373.

B. M. Lasker, M. G. Lattanzi, B. J. McLean, B. Bucciarelli, R. Drimmel, J. Garcia, G. Greene, F. Guglielmetti, C. Hanley, G. Hawkins, V. G. Laidler, C. Loomis, M. Meakes, R. Mignani, R. Morbidelli, J. Morrison, R. Pannunzio, A. Rosenberg, M. Sarasso, R. L. Smart, A. Spagna, C. R. Sturch, A. Volpicelli, R. L. White, D. Wolfe, and A. Zacchei. The Second-Generation Guide Star Catalog: Description and Properties. The Astronomical Journal, 136(2):735–766, Aug. 2008. doi: 10.1088/0004-6256/136/2/735.

A. Loeb and R. Barkana. The Reionization of the Universe by the First Stars and Quasars. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 39: 19–66, Jan. 2001. doi: 10.1146/annurev.astro.39.1.19.

A. Maeder. Evidences for a bifurcation in massive star evolution. The ON-blue stragglers. Astronomy & Astrophysics, 178:159–169, May 1987.

L. Mahy, H. Sana, M. Abdul-Masih, L. A. Almeida, N. Langer, T. Shenar, A. de Koter, S. E. de Mink, S. de Wit, N. J. Grin, C. J. Evans, A. F. J. Moffat, F. R. N. Schneider, R. Barbá, J. S. Clark, P. Crowther, G. Gräfener, D. J. Lennon, F. Tramper, and J. S. Vink. The Taran-tula Massive Binary Monitoring. III. Atmosphere analysis of double-lined spectroscopic systems. Astronomy & Astrophysics, 634:A118, Feb. 2020. doi: 10.1051/0004-6361/201936151.

P. Marchant, N. Langer, P. Podsiadlowski, T. M. Tauris, and T. J. Moriya. A new route towards merging massive black holes. Astronomy & Astrophysics, 588:A50, Apr. 2016. doi: 10.1051/0004-6361/201628133.

P. Marchant, N. Langer, P. Podsiadlowski, T. M. Tauris, S. de Mink, I. Mandel, and T. J. Moriya. Ultra-luminous X-ray sources and neutronstar-black-hole mergers from very massive close binaries at low metallicity. Astronomy & Astrophysics, 604:A55, Aug. 2017. doi: 10.1051/ 0004-6361/201630188.

F. Martins, D. Schaerer, and D. J. Hillier. A new calibration of stellar parameters of Galactic O stars. Astronomy & Astrophysics, 436(3):1049– 1065, June 2005. doi: 10.1051/0004-6361:20042386.

F. Martins, A. Hervé, J. C. Bouret, W. Marcolino, G. A. Wade, C. Neiner, E. Alecian, J. Grunhut, and V. Petit. The MiMeS survey of magnetism in massive stars: CNO surface abundances of Galactic O stars. Astronomy & Astrophysics, 575:A34, Mar. 2015. doi: 10.1051/0004-6361/201425173.

M. Meixner, K. D. Gordon, R. Indebetouw, J. L. Hora, B. Whitney, R. Blum, W. Reach, J.-P. Bernard, M. Meade, B. Babler, C. W. Engelbracht, B.-Q. For, K. Misselt, U. Vijh, C. Leitherer, M. Cohen, E. B. Churchwell, F. Boulanger, J. A. Frogel, Y. Fukui, J. Gallagher, V. Gorjian, J. Harris, D. Kelly, A. Kawamura, S. Kim, W. B. Latter, S. Madden, C. Markwick-Kemper, A. Mizuno, N. Mizuno, J. Mould, A. Nota, M. S. Oey, K. Olsen, T. Onishi, R. Paladini, N. Panagia, P. Perez-Gonzalez, H. Shibai, S. Sato, L. Smith, L. Staveley-Smith, A. G. G. M. Tielens, T. Ueta, S. van Dyk, K. Volk, M. Werner, and D. Zaritsky. Spitzer Survey of the Large Magellanic Cloud: Surveying the Agents of a Galaxy’s Evolution (SAGE). I. Overview and Initial Results. The Astronomical Journal, 132(6):2268–2288, Dec. 2006. doi: 10.1086/508185.

M. R. Mokiem, A. de Koter, J. S. Vink, J. Puls, C. J. Evans, S. J. Smartt, P. A. Crowther, A. Herrero, N. Langer, D. J. Lennon, F. Najarro, and M. R. Villamariz. The empirical metallicity dependence of the mass-loss rate of O- and early B-type stars. Astronomy & Astrophysics, 473(2): 603–614, Oct. 2007. doi: 10.1051/0004-6361:20077545.

K. F. Neugent, P. Massey, and N. Morrell. A Modern Search for Wolf-Rayet Stars in the Magellanic Clouds. IV. A Final Census. Astrophysical Journal, 863(2):181, Aug. 2018. doi: 10.3847/1538-4357/aad17d.

A. Niedzielski and W. Skorzynski. Kinematical Structure of Wolf-Rayet Winds. I.Terminal Wind Velocity. Acta Astronomica, 52:81–104, Mar.2002.

T. Nugis and H. J. G. L. M. Lamers. Mass-loss rates of Wolf-Rayet stars as a function of stellar parameters. Astronomy & Astrophysics, 360: 227–244, Aug. 2000.

T. Nugis and H. J. G. L. M. Lamers. The mass-loss rates of Wolf-Rayet stars explained by optically thick radiation driven wind models. Astronomy & Astrophysics, 389:162–179, July 2002. doi: 10.1051/0004-6361:20020557.

L. M. Oskinova, W. R. Hamann, and A. Feldmeier. Neglecting the porosity of hot-star winds can lead to underestimating mass-loss rates. Astronomy & Astrophysics, 476(3):1331–1340, Dec. 2007. doi: 10.1051/0004-6361: 20066377.

S. P. Owocki, K. G. Gayley, and N. J. Shaviv. A Porosity-Length Formalism for Photon-Tiring-limited Mass Loss from Stars above the Eddington Limit. Astrophysical Journal, 616(1):525–541, Nov. 2004. doi: 10.1086/ 424910.

B. Paczyński. Evolution of Close Binaries. V. The Evolution of Massive Binaries and the Formation of the Wolf-Rayet Stars. Acta Astronomica, 17:355, Jan. 1967.

M. J. Page, C. Brindle, A. Talavera, M. Still, S. R. Rosen, V. N. Yershov, H. Ziaeepour, K. O. Mason, M. S. Cropper, A. A. Breeveld, N. Loiseau, R. Mignani, A. Smith, and P. Murdin. The XMM-Newton serendipitous ultraviolet source survey catalogue. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 426(2):903–926, Oct. 2012. doi: 10.1111/j.1365-2966. 2012.21706.x.

B. Paxton, L. Bildsten, A. Dotter, F. Herwig, P. Lesaffre, and F. Timmes. Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA). The Astrophysical Journal Supplement Series, 192(1):3, Jan. 2011. doi: 10.1088/ 0067-0049/192/1/3.

B. Paxton, M. Cantiello, P. Arras, L. Bildsten, E. F. Brown, A. Dotter, C. Mankovich, M. H. Montgomery, D. Stello, F. X. Timmes, and R. Townsend. Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA): Planets, Oscillations, Rotation, and Massive Stars. The Astrophysical Journal Supplement Series, 208(1):4, Sept. 2013. doi: 10.1088/ 0067-0049/208/1/4.

B. Paxton, P. Marchant, J. Schwab, E. B. Bauer, L. Bildsten, M. Cantiello, L. Dessart, R. Farmer, H. Hu, N. Langer, R. H. D. Townsend, D. M. Townsley, and F. X. Timmes. Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA): Binaries, Pulsations, and Explosions. The Astrophysical Journal Supplement Series, 220(1):15, Sept. 2015. doi: 10.1088/0067-0049/220/1/15.

G. Pietrzyński, D. Graczyk, W. Gieren, I. B. Thompson, B. Pilecki, A. Udalski, I. Soszyński, S. Kozłowski, P. Konorski, K. Suchomska, G. Bono, P. G. P. Moroni, S. Villanova, N. Nardetto, F. Bresolin, R. P. Kudritzki, J. Storm, A. Gallenne, R. Smolec, D. Minniti, M. Kubiak, M. K. Szymański, R. Poleski, Ł. Wyrzykowski, K. Ulaczyk, P. Pietrukowicz, M. Górski, and P. Karczmarek. An eclipsing-binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to two per cent. Nature, 495(7439): 76–79, Mar. 2013. doi: 10.1038/nature11878.

O. Pols. Binary Stars. Lecture notes for a Utrecht University MSc course. https://www.astro.ru.nl/ onnop/education/binariesutrechtnotes/.

A. Prsa and P. Harmanec. PHOEBE manual. Villanova University, dept. of Astronomy and Astrophysics, Apr. 2010.

A. Prša and T. Zwitter. A Computational Guide to Physics of Eclipsing Binaries. I. Demonstrations and Perspectives. Astrophysical Journal, 628 (1):426–438, July 2005. doi: 10.1086/430591.

N. Przybilla, M. Firnstein, M.-F. a. Nieva, G. Meynet, and A. Maeder. Mixing of CNO-cycled matter in massive stars. Bulletin de la Societe Royale des Sciences de Liege, 80:279–284, Jan. 2011.

J. Puls, M. A. Urbaneja, R. Venero, T. Repolust, U. Springmann, A. Jokuthy, and M. R. Mokiem. Atmospheric NLTE-models for the spectroscopic analysis of blue stars with winds. II. Line-blanketed models. Astronomy & Astrophysics, 435(2):669–698, May 2005. doi: 10.1051/0004-6361:20042365.

J. Puls, N. Markova, S. Scuderi, C. Stanghellini, O. G. Taranova, A. W. Burnley, and I. D. Howarth. Bright OB stars in the Galaxy. III. Constraints on the radial stratification of the clumping factor in hot star winds from a combined Hα, IR and radio analysis. Astronomy & Astrophysics, 454(2): 625–651, Aug. 2006. doi: 10.1051/0004-6361:20065073.

L. Rezzolla, E. R. Most, and L. R. Weih. Using Gravitational-wave Observations and Quasi-universal Relations to Constrain the Maximum Mass of Neutron Stars. The Astrophysical Journal Letters, 852(2):L25, Jan. 2018. doi: 10.3847/2041-8213/aaa401.

E. E. Salpeter. The Luminosity Function and Stellar Evolution. Astrophysical Journal, 121:161, Jan. 1955. doi: 10.1086/145971.

H. Sana. Binary stars. Lecture notes for a KULeuven MSc course, 2019.

H. Sana, S. E. de Mink, A. de Koter, N. Langer, C. J. Evans, M. Gieles, E. Gosset, R. G. Izzard, J. B. Le Bouquin, and F. R. N. Schneider. Binary Interaction Dominates the Evolution of Massive Stars. Science, 337(6093): 444, July 2012. doi: 10.1126/science.1223344.

H. Sana, A. de Koter, S. E. de Mink, P. R. Dunstall, C. J. Evans, V. HénaultBrunet, J. Maíz Apellániz, O. H. Ramírez-Agudelo, W. D. Taylor, N. R. Walborn, J. S. Clark, P. A. Crowther, A. Herrero, M. Gieles, N. Langer, D. J. Lennon, and J. S. Vink. The VLT-FLAMES Tarantula Survey. VIII. Multiplicity properties of the O-type star population. Astronomy & Astrophysics, 550:A107, Feb. 2013. doi: 10.1051/0004-6361/201219621.

H. Sana, J. B. Le Bouquin, S. Lacour, J. P. Berger, G. Duvert, L. Gauchet, B. Norris, J. Olofsson, D. Pickel, G. Zins, O. Absil, A. de Koter, K. Kratter, O. Schnurr, and H. Zinnecker. Southern Massive Stars at High Angular Resolution: Observational Campaign and Companion Detection.The Astrophysical Journal Supplement Series, 215(1):15, Nov. 2014. doi: 10.1088/0067-0049/215/1/15.

A. A. C. Sander, W. R. Hamann, H. Todt, R. Hainich, T. Shenar, V. Ramachandran, and L. M. Oskinova. The Galactic WC and WO stars. The impact of revised distances from Gaia DR2 and their role as massive black hole progenitors. Astronomy & Astrophysics, 621:A92, Jan. 2019. doi: 10.1051/0004-6361/201833712.

D. J. Schlegel, D. P. Finkbeiner, and M. Davis. Maps of Dust Infrared Emission for Use in Estimation of Reddening and Cosmic Microwave Background Radiation Foregrounds. Astrophysical Journal, 500(2):525–553, June 1998. doi: 10.1086/305772.

F. R. N. Schneider, N. Langer, A. de Koter, I. Brott, R. G. Izzard, and H. H. B. Lau. Bonnsai: a Bayesian tool for comparing stars with stellar evolution models. Astronomy & Astrophysics, 570:A66, Oct. 2014. doi: 10.1051/0004-6361/201424286.

O. Schnurr, A. F. J. Moffat, N. St-Louis, N. I. Morrell, and M. A. Guerrero. A spectroscopic survey of WNL stars in the Large Magellanic Cloud: general properties and binary status. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 389(2):806–828, Sept. 2008. doi: 10.1111/j.1365-2966.2008.13584. x.

T. Shenar, D. P. Sablowski, R. Hainich, H. Todt, A. F. J. Moffat, L. M. Oskinova, V. Ramachandran, H. Sana, A. A. C. Sander, O. Schnurr, N. St-Louis, D. Vanbeveren, Y. Götberg, and W. R. Hamann. The Wolf-Rayet binaries of the nitrogen sequence in the Large Magellanic Cloud. Spectroscopy, orbital analysis, formation, and evolution. Astronomy & Astrophysics, 627:A151, July 2019. doi: 10.1051/0004-6361/201935684.

T. Shenar, A. Gilkis, J. S. Vink, H. Sana, and A. A. C. Sand er. Why binary interaction does not necessarily dominate the formation of Wolf-Rayet stars at low metallicity. Astronomy & Astrophysics, 634:A79, Feb. 2020. doi: 10.1051/0004-6361/201936948.

S. Simón-Díaz and A. Herrero. The IACOB project. I. Rotational velocities in northern Galactic O- and early B-type stars revisited. The impact of other sources of line-broadening. Astronomy & Astrophysics, 562:A135, Feb. 2014. doi: 10.1051/0004-6361/201322758.

L. F. Smith. Absolute magnitudes and intrinsic colours of Wolf-Rayet stars.Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 140:409, Jan. 1968. doi: 10.1093/mnras/140.4.409.

G. E. Soberman, E. S. Phinney, and E. P. J. van den Heuvel. Stability criteria for mass transfer in binary stellar evolution. Astronomy & Astrophysics, 327:620–635, Nov. 1997.

J. O. Sundqvist and S. P. Owocki. Clumping in the inner winds of hot, massive stars from hydrodynamical line-driven instability simulations. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 428(2):1837–1844, Jan. 2013. doi: 10.1093/mnras/sts165.

R. E. Taam and E. L. Sandquist. Common Envelope Evolution of Massive Binary Stars. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 38:113–141, Jan. 2000. doi: 10.1146/annurev.astro.38.1.113.

T. M. Tauris and E. P. J. van den Heuvel. Formation and evolution of compact stellar X-ray sources, volume 39, pages 623–665. 2006.

A. Udalski, M. Szymanski, J. Kaluzny, M. Kubiak, and M. Mateo. The Optical Gravitational Lensing Experiment. Acta Astronomica, 42:253–284, Oct. 1992.

K. A. van der Hucht. Past and present classification of hot massive stars. In J. M. Vreux, A. Detal, D. Fraipont-Caro, E. Gosset, and G. Rauw, editors, Liege International Astrophysical Colloquia, volume 33 of Liege International Astrophysical Colloquia, page 1, Jan. 1996.

K. A. van der Hucht. The VIIth catalogue of galactic Wolf-Rayet stars.New Astronomy Reviews, 45(3):135–232, Feb. 2001. doi: 10.1016/ S1387-6473(00)00112-3.

H. van Winckel. Radiative Processes in Astronomy. Lecture notes for a KULeuven MSc course, 2016.

J. S. Vink, A. de Koter, and H. J. G. L. M. Lamers. New theoretical mass-loss rates of O and B stars. Astronomy & Astrophysics, 362:295–309, Oct. 2000.

B. E. Westerlund and L. F. Smith. Wolf-Rayet Stars in the Large Magellanic Cloud. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 128:311, Jan. 1964. doi: 10.1093/mnras/128.4.311.

H. E. White, T. W. Baumgarte, and S. L. Shapiro. Gravity Darkening and Brightening in Binaries. Astrophysical Journal, 752(2):122, June 2012. doi: 10.1088/0004-637X/752/2/122.

S. C. Yoon and N. Langer. Evolution of rapidly rotating metal-poor massive stars towards gamma-ray bursts. Astronomy & Astrophysics, 443(2):643– 648, Nov. 2005. doi: 10.1051/0004-6361:20054030.

N. Zacharias, C. T. Finch, T. M. Girard, A. Henden, J. L. Bartlett, D. G. Monet, and M. I. Zacharias. The Fourth US Naval Observatory CCD Astrograph Catalog (UCAC4). The Astronomical Journal, 145(2):44, Feb. 2013. doi: 10.1088/0004-6256/145/2/44.

J. P. Zahn. The dynamical tide in close binaries. Astronomy & Astrophysics, 41:329–344, July 1975.

S. Zucker. Cross-correlation and maximum-likelihood analysis: a new approach to combining cross-correlation functions. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 342(4):1291–1298, July 2003. doi: 10.1046/j. 1365-8711.2003.06633.x.

S. Zucker and T. Mazeh. Study of Spectroscopic Binaries with TODCOR. I. A New Two-dimensional Correlation Algorithm to Derive the Radial Velocities of the Two Components. Astrophysical Journal, 420:806, Jan. 1994. doi: 10.1086/173605.

 

Universiteit of Hogeschool
Master of Astronomy and Astrophysics
Publicatiejaar
2020
Promotor(en)
Dr. Tomer Shenar en Dr. Laurent Mahy
Kernwoorden
Share this on: