Three-dimensional SPH simulations of the interaction between the nova ejecta and the companion star

Abstract

(English) Classical and Recurrent novae are thermonuclear explosions hosted by accreting white dwarfs in stellar binary systems. Material piles up on top of the white dwarf star under mildly degenerate conditions, driving a thermonuclear runaway. The energy released by the suite of nuclear processes operating at the envelope heats the material up to peak temperatures ranging from 100 to 400 MK. In these events, about 10^-3 - 10^-7 M¿, enriched in CNO and, sometimes, other intermediate-mass elements (e.g., Ne, Na, Mg, Al), are ejected into the interstellar medium. To date, most of the e¿orts undertaken in the modeling of classical nova outbursts have focused on the early stages of the explosion and ejection, ignoring the interaction of the ejecta, ¿rst with the accretion disk orbiting the white dwarf, and ultimately with the secondary star. In this thesis, a suite of three-dimensional, SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) simulations of the interaction between the nova ejecta, the accretion disk, and the stellar companion have been performed to ¿ll this gap, aimed at testing the in¿uence of the di¿erent parameters (e.g., mass and velocity of the ejecta, mass and geometry of the accretion disk, mass of the white dwarf, orbital period...) on the dynamical (and chemical) properties of di¿erent classical and recurrent nova systems.

(Català) Les noves clàssiques i recurrents són explosions termonuclears produïdes per acreció de material sobre la superfície d'estrelles nanes blanques en sistemes estel·lars binaris. El material s'acumula en les capes externes de la nana blanca en condicions de degeneració parcial, donant lloc a una allau termonuclear. L'energia alliberada pels processos nuclears que operen a l'embolcall, escalfa el material fins a assolir temperatures màximes que oscil·len entre 100 i 400 MK. En aquests fenòmens estel·lars, aproximadament 10^-3 - 10^-7 masses solars, de material enriquit en elements del grup CNO i, a vegades, altres elements de massa intermèdia (com ara Ne, Na, Mg o Al), són expulsades al medi interestel·lar. Fins a la data, la majoria dels esforços realitzats en la modelització de les erupcions de noves clàssiques s'han centrat en les primeres etapes de l'explosió i ejecció, ignorant la interacció del material ejectat, primer amb el disc d'acreció que orbita al voltant de la nana blanca, i en última instància amb l'estrella secundària. En aquesta tesi, s'ha realitzat un conjunt de simulacions tridimensionals SPH (Smoothed-Particle Hydrodynamics) de la interacció entre el material ejectat, el disc d'acreció, i l'estrella secundària, amb la intenció d'omplir aquest buit en la caracterització de les explosions de noves. Bàsicament, hem analitzat la influència dels diferents paràmetres (per exemple, la massa i la velocitat del material ejectat, la massa i la geometria del disc d'acreció, la massa de la nana blanca, el període orbital...) en les propietats dinàmiques (i químiques) de diferents tipus de noves clàssiques i recurrents.