Astrofísica

Spherically–symmetric mass accretion onto logatropic protostars

L. Di G. Sigalotti

Centro de Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, IVIC, Apartado 21827, Caracas 1020A, Venezuela

Recibido el 25 de noviembre de 2003
Aceptado el 22 de febrero de 2004

Abstract

We follow the spherical gravitational collapse and the subsequent accretion phase of nonsingular A = 0.2 logatropes of both subcritical and critical masses using numerical hydrodynamics. The initial configuration is close to hydrostatic equilibrium. In all cases, we assume fiducial values of the central temperature (T_c = 10 K) and surface pressure (p_s/k = 1.3 x 10⁵ cm^–3 K) that are appropriate for star formation in isolated environments. We find that immediately after the transition toward a singular density profile, the mass accretion rate increases abruptly in a very short timescale followed by a phase of much slower increase, after which a peak value of M_acc is reached. At this point about 40% of total mass has been accreted by the central protostar. Thereafter, the accretion rate declines for the remainder of the evolution until 100% of the total core mass is condensed into a form of stellar mass. The results predict peak values of M_acc as high as ~ 5 — 6 x 10^–5 M_Θ yr ^–1 for logatropes close to the critical mass and imply that stars of mass 1 M_Θ < M_* < 92 M_Θ all form within 3.6–6.6 x 10⁶ years. The models are representative of the early protostellar phase from Class 0 to Class I objects.

Keywords: Hydrodynamics; star formation; accretion and accretion disks.

Resumen

Haciendo uso de un código hidrodinámico se calcula el colapso gravitacional y la acreción de esferas logatrópicas no–singulares con A = 0.2 y masas subcríticas y crítica, a partir de configuraciones cercanas al equilibrio hidrostático. Para todos los modelos se toman valores de la temperatura central (T_c = 10 K) y de la presión superficial externa (p_s/k = 1.3 x 10⁵ cm^–3 K) consistentes con los valores típicos en regiones donde la formación estelar ocurre en forma aislada. Inmediatamente después que la esfera alcanza un perfil singular de densidad, la tasa de acreción aumenta abruptamente en una escala de tiempo muy corta. A esta fase sigue una de crecimiento más lento en la cual M_acc aumenta hasta alcanzar un máximo valor. A este punto de la evolución cerca del 40% de la masa total ha sido acrecida por la protoestrella. Luego la tasa de acreción decrece lenta y progresivamente por el resto de la evolución hasta que el 100% de la masa total es convertida en masa estelar. Los resultados predicen valores máximos de M_acc del orden de ~ 5 — 6 x 10^–5 M_Θ yr^–1 para logatropos con masa cercana al valor crítico e indican que estrellas con masas entre 1 y 92 M_Θ se forman en 3.6–6.6 x 10⁶ años. Los modelos se aplican a la fase de evolución protoestelar comprendida entre objetos de la Clase 0 y I.

Descriptores: Hidrodinámica; formación estelar; acreción y discos de acreción.

PACS: Hidrodinámica; Formación estelar; Acreción y discos de acreción

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