Evolutionary effects of rotation in massive stars and their circumstellar medium

B. Pérez–Rendónª, G. García–Segura^b and N. Langer^c

ª Departamento de Investigación en Física, Universidad de Sonora, Apartado Postal 5–088, Hermosillo, Sonora, México, e–mail: brenda@cajeme.cifus.uson.mx

^b Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 877, Ensenada 22800, Baja Californa, México, e–mail: ggs@bufadora.astrosen.unam.mx

^c Astronomical Institute, Utrecht University, P.O. Box 80000, 3508 TA Utrecht, The Netherlands, e–mail: n.langer@uu.nl

Recibido el 29 de enero de 2008
Aceptado el 19 de junio de 2008

Abstract

Massive main sequence stars are fast rotators [1] but most of up to date evolutionary stellar models do not take account this important physical process. Stellar rotation affects the massive stellar evolution due to the rotationally induced mixing processes, the increase of mass loss rates, etc. [2] and stellar rotation also affects the circumstellar medium due to stellar wind interaction. The parameters of stellar wind depend on stellar luminosity, mass, radius and metallicity so the wind parameters change as the star evolves coupling the evolution of circumstellar medium to the star itself. In this work we used the stellar code STERN to investigate the evolution of a 29 M massive star with solar composition including rotation and no–rotation with the same input physics, in order to study the effect of rotation in stellar evolution and their circumstellar medium. We observe that rotating star develops a Wolf–Rayet phase whereas the non–rotating star does not. We use the output of stellar code as inner boundary conditions in the hydrodynamical code ZEUS–3D to simulate the dynamical behavior of circumstellar medium around each star. As consequence of evolutionary changes induced by rotation the pre–supernova circumstellar medium is quite different for the same progenitor mass.

Keywords: Stellar rotation; stellar evolution; circumstellar medium.

Resumen

Las estrellas masivas son rotadores rápidos [1]. Sin embargo, la mayoría de los modelos estelares recientes no toman en cuenta este importante proceso físico. La rotación estelar afecta la evolución de las estrellas masivas debido a los procesos de mezclado inducidos por rotación, al incremento en las tasas de pérdida de masa, etc. [2] a la vez que también impacta en el medio circunestelar debido la interacción del viento con el gas alrededor de la estrella. Los parámetros del viento estelar dependen de las características estelares como la luminosidad, masa, radio y metalicidad por lo que los parámetros del viento cambian conforme la estrella evoluciona, acoplando la evolución del medio circunestelar a la estrella misma. En este trabajo usamos el código estelar STERN para investigar la evolución de una estrella masiva de 29 M con composición solar en dos modelos con las mismas características físicas excepto por la inclusión de rotación en uno de ellos, con el fin de estudiar el efecto de la rotación en la evolución estelar y el medio circunestelar. Observamos que la estrella en rotación desarrolla fase Wolf–Rayet mientras que la estrella sin rotación no. Usamos los datos de salida del código estelar como condiciones de frontera internas en el código hidrodinámico ZEUS–3D para simular el comportamiento dinámico del medio circunestelar alrededor de cada estrella. Observamos que como consecuencia de los cambios evolutivos inducidos por la rotación estelar el medio circunestelar pre–supernova es muy diferente para dos estrellas progenitoras de la misma masa inicial.

Descriptores: Rotación estelar; evolución estelar; medio circunestelar.

PACS: 97.10.Kc; 97.10.Cv; 97.10.Fy

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Acknowledgements

We would like to thank our anonymous referee for his valuable comments, which have benefited this manuscript. We also thank Michael L. Norman and the Laboratory for Computational Astrophysics for the use of ZEUS–3D. BPR also acknowledges support by CONACYT Retención fellowship.

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