Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars

(English) Hydrodynamic models are essential for our understanding of the physics of stellar explosions, and specifically, for their potential contribution to the Galactic chemical abundances. In this Work, a one-dimensional (spherically symmetric), hydrodynamic code, in Lagrangian formulation (SHIVA...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Martín Rodríguez, José David
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2023
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/690182
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/690182
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-403552
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Àrees temàtiques de la UPC::Física
531/534
id ES_f80178fb5f079fe7d3519e934c2fca8e
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/690182
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
title Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
spellingShingle Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
Martín Rodríguez, José David
Àrees temàtiques de la UPC::Física
531/534
title_short Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
title_full Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
title_fullStr Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
title_full_unstemmed Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
title_sort Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact stars
dc.creator.none.fl_str_mv Martín Rodríguez, José David
author Martín Rodríguez, José David
author_facet Martín Rodríguez, José David
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv José Pont, Jordi
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Física
dc.subject.none.fl_str_mv Àrees temàtiques de la UPC::Física
531/534
topic Àrees temàtiques de la UPC::Física
531/534
description (English) Hydrodynamic models are essential for our understanding of the physics of stellar explosions, and specifically, for their potential contribution to the Galactic chemical abundances. In this Work, a one-dimensional (spherically symmetric), hydrodynamic code, in Lagrangian formulation (SHIVA code), built originally to model classical nova outbursts (José and Hernanz 1998; Jose 2016), has been improved both computationally, with its parallelization (Martin, Jose, and Longland 2018 and Appendix A), and physically with the addition of rotation. These improvements allow us to present here the first models of X-ray bursts that include accretion, convection, nucleosynthesis, and rotation simultaneously and self-consistently. Rotation is traditionally implemented in 1D codes by adopting three reasonable assumptions: 1) Shellular rotation (angular velocity ¿ and chemical composition constant on an isobar); 2) Roche approximation (i.e. mass strongly centrally concentrated); and 3) Equivalent volumes (the rotating ellipsoid is approximated by a sphere of the same volume). The instabilities induced by rotation are treated by the equation of transport of angular momentum by meridional circulation, turbulent horizontal diffusivity, and gradients of the mean molecular weight µ. This equation has been extended to also account for expansion and contraction in non-stationary models. In this PhD Thesis, we investigate the effects of rotation on the properties of Xray bursts. Our calculations confirmed the pressure-lifting effect caused by rotation as well as the significant photospheric expansion growth with the increase of the angular velocity. Moreover, rotation has also an effect on several observables of type I X-ray bursts: the lightcurves and the associated nucleosynthesis. Models with larger rotational velocities result in larger duration lightcurves, with notoriously different shape. Rotation also reduces the recurrence times between bursts. With respected to the nucleosynthesis produced in type I X-ray bursts, all models reported on this thesis show a similar abundance pattern after each burst, dominated by the presence of intermediate-mass elements (i.e., 32S, 60Ni, 64Zn). The most noticeable difference seen is the amount of unburned fuel (1H and 4He), leftover after the bursting sequence, which depends on the specific rotational velocity adopted.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023
2024
2024
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/690182
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-403552
url http://hdl.handle.net/10803/690182
https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-403552
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 118 p.
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869424961712553984
spelling Hydrodynamic models of accretion onto rotating compact starsMartín Rodríguez, José DavidÀrees temàtiques de la UPC::Física531/534(English) Hydrodynamic models are essential for our understanding of the physics of stellar explosions, and specifically, for their potential contribution to the Galactic chemical abundances. In this Work, a one-dimensional (spherically symmetric), hydrodynamic code, in Lagrangian formulation (SHIVA code), built originally to model classical nova outbursts (José and Hernanz 1998; Jose 2016), has been improved both computationally, with its parallelization (Martin, Jose, and Longland 2018 and Appendix A), and physically with the addition of rotation. These improvements allow us to present here the first models of X-ray bursts that include accretion, convection, nucleosynthesis, and rotation simultaneously and self-consistently. Rotation is traditionally implemented in 1D codes by adopting three reasonable assumptions: 1) Shellular rotation (angular velocity ¿ and chemical composition constant on an isobar); 2) Roche approximation (i.e. mass strongly centrally concentrated); and 3) Equivalent volumes (the rotating ellipsoid is approximated by a sphere of the same volume). The instabilities induced by rotation are treated by the equation of transport of angular momentum by meridional circulation, turbulent horizontal diffusivity, and gradients of the mean molecular weight µ. This equation has been extended to also account for expansion and contraction in non-stationary models. In this PhD Thesis, we investigate the effects of rotation on the properties of Xray bursts. Our calculations confirmed the pressure-lifting effect caused by rotation as well as the significant photospheric expansion growth with the increase of the angular velocity. Moreover, rotation has also an effect on several observables of type I X-ray bursts: the lightcurves and the associated nucleosynthesis. Models with larger rotational velocities result in larger duration lightcurves, with notoriously different shape. Rotation also reduces the recurrence times between bursts. With respected to the nucleosynthesis produced in type I X-ray bursts, all models reported on this thesis show a similar abundance pattern after each burst, dominated by the presence of intermediate-mass elements (i.e., 32S, 60Ni, 64Zn). The most noticeable difference seen is the amount of unburned fuel (1H and 4He), leftover after the bursting sequence, which depends on the specific rotational velocity adopted.(Català) Els models hidrodinàmics són essencials per a la nostra comprensió de la física de les explosions estel·lars, i concretament, per la seva contribució potencial a les abundàncies químiques galàctiques. En aquest treball, un codi hidrodinàmic unidimensional (en simetria esfèrica), en formulació lagrangiana (codi SHIVA), construït originalment per a modelar explosions de noves clàssiques (José i Hernanz 1998; Jose 2016), s'ha millorat tant computacionalment, amb la seva paral·lelització (Martin, Jose i Longland 2018 i apèndix A), com físicament amb l'addició de la rotació. Aquestes millores ens permeten presentar aquí els primers models de explosions de raigs X que inclouen acreció, convecció, nucleosíntesi i rotació de manera simultània i autoconsistent. La rotació s'implementa tradicionalment en codis 1D adoptant tres hipòtesis: 1) Rotació 'shellular' (velocitat angular O i composició química constant en una isòbara); 2) Aproximació de Roche (és a dir, massa fortament concentrada centralment); i 3) Volums equivalents (l'el·lipsoide en rotació s'aproxima mitjançant una esfera del mateix volum). Les inestabilitats induïdes per la rotació són tractades per mitjà de l'equació de transport del moment angular per circulació meridional, difusivitat horitzontal turbulenta i gradients del pes molecular mitjà µ. Aquesta equació s'ha ampliat per a tenir en compte també l'expansió i la contracció en models no estacionaris. En aquesta tesi doctoral, investiguem els efectes de la rotació sobre les propietats de les fonts eruptives de raigs-X o X-ray bursts. Els nostres càlculs confirmen l'efecte de lifting causat per la rotació així com l'important creixement de l'expansió fotosfèrica amb l'augment de la velocitat angular. A més, la rotació també té efecte en diversos observables dels X-ray bursts: les corbes de llum i la nucleosíntesi associada. Models amb velocitats de rotació més grans donen lloc a corbes de llum de major durada, amb formes significativament diferents. La rotació també redueix els temps de recurrència entre erupcions. Respecte a la nucleosíntesi produïda en X-ray bursts de tipus I, tots els models estudiats mostren un patró d'abundàncies químiques similar després de cada erupció, dominat per la presència d'elements de massa intermèdia (és a dir, 32S, 60Ni, 64Zn). La diferència més notable és la quantitat de combustible no cremat (1H i 4He) després de la seqüència d'explosions, que depèn de la velocitat de rotació específica adoptada.DOCTORAT EN FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA (Pla 2013)Universitat Politècnica de CatalunyaJosé Pont, JordiUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament de Física202420242023info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion118 p.application/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/690182https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-403552TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésL'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/6901822026-06-14T12:46:07Z
score 15,301603

Similares en LA Referencia