磁场对恒星结构演化的影响

近年来人们发现磁场对恒星结构和演化有着重要的影响。本文简述了磁场产生的发电机原理,即恒星对流区的α-Ω发电机和辐射平衡区Tayler-spruit磁场发电机。Maeder&Meynet(2005)根据Tayler-spruit磁场发电机研究了磁场对恒星结构和演化产生的影响。他们发现磁场极大地增加恒星内部各层之间的耦合,使得恒星内部为接近刚性转动,而无磁场的恒星其内部为高度的较差自转。同时有磁场的恒星模型其表面有较高的N,He等元素增丰,同时带来C,O元素的消耗。磁场还引起恒星内部子午环流,剪切湍流等物理过程的变化。

金属丰度对转动恒星结构与演化模型的影响

通过计算7 M⊙转动恒星在三种不同初始金属丰度下的非守恒演化模型,并进行比较,结果发现:金属丰度的大小不仅对转动恒星的演化寿命和在HR图中的演化轨迹有较大的影响,而且恒星金属丰度越大,在氦燃烧阶段的蓝回绕的长度越长;较大的金属丰度还会使核反应的产能率增大,从而影响恒星内部的中心温度、密度等其它物理量.

静电压作用下的恒星结构和演化模型研究

根据完全电离情况下恒星内部物质的组成,推导出静电压公式.把静电压作为恒星结构与演化模型中总压强的一部分引入到气体的物态方程,并通过引入一无纲量βe推导出考虑静电压强作用下定压比热Cp、绝热温度梯度▽ad等热力学量及βe与温度、密度等物理量之间的变化关系.

自转速率对恒星结构与演化的影响

根据考虑湍流应力作用下转动恒星的结构与演化模型,计算了一5M⊙恒星在四个不同大小的自转速率下从主序星到早期AGB星的演化.研究表明:随着恒星自转速率增大,在核燃烧阶段,恒星光度明显下降,恒星的演化轨迹向红方向移动;氢核燃烧寿命随自转速率增大而延长,氦核燃烧寿命却变短;另外,自转速率的大小对恒星中心的温度、产能率等物理量的变化都有不同程度的影响.

转动效应对恒星热力学结构与演化的影响研究

转动效应对恒星结构与演化的两大方面的影响体现在动力学效应和元素混合上.本文利用国际MESA程序,研究了转动效应对20 M_⊙恒星在主序阶段热力学结构的影响.发现转动的动力学效应能使恒星中心温度变低,减少了恒星表面的不透明度,中心平均分子量和表面熵.由于动力学效应对恒星热结构的调整,降低了恒星的氢燃烧率,恒星向低温和低光度端演化.转动的元素混合效应减小了恒星的中心温度、密度、压强、紧密度、表面不透明度和平均分子量,使恒星表面氦元素、氮元素明显超丰,中心燃烧核区域变大,延长恒星在主序阶段的寿命.

湍流应力对AGB星结构与演化的影响

在混合程对流理论的基础上建立起考虑湍流应力作用的恒星结构与演化模型,并计算了8M⊙.研究表明,湍流应力对AGB星的演化有重要的影响,它使AGB星氦壳层热核反应更加不稳定,热脉动的发生大大提前而且更加频繁.这种热脉动的提前发生不仅使氦壳层内的光度、产能率、温度发生变化,同时使氢壳层内的各物理量和恒星表面的光度都同步发生改变.另外,湍流应力还使对流的混合作用加强,从而导致恒星内部及表面的各元素丰度都发生改变.

湍流应力对中等质量转动恒星演化的影响

以恒星结构与演化理论中常用的混合程理论为基础,将湍流应力和自转离心力引入传统恒星结构模型中的流体静力学平衡方程,得到了考虑湍流应力作用下转动恒星的结构模型.并计算了一8M⊙恒星从主序星到早期AGB星的演化.研究表明:湍流应力对恒星的结构并无明显的影响,但使得恒星在各个演化阶段的寿命发生不同程度的改变;而且对流区域越大,恒星的演化寿命变化越大;对恒星在AGB星以前的演化轨迹也无明显的影响,使AGB星在赫罗图中的演化向有效温度降低、表面光度降低方向偏转,更加接近观测事实.

星风物质损失率对大中质量转动恒星演化的影响

文章采用四个不同星风物质损失率公式,计算了5M⊙和15M⊙转动恒星的演化。通过对演化结果的比较发现:星风物质损失率的大小对大质量转动恒星演化的影响比对中质量恒星的影响要大;星风作用越大,恒星在HR图中的演化轨迹向低光度方向移动;而且较大的物质损失率降低了恒星内部CNO循环的反应速率,从而延长了恒星的演化寿命,并影响到恒星内部的密度和温度等各个物理量。

混合长参数对早期AGB星结构与演化的影响

考虑湍流应力作用下恒星的结构与演化模型,计算7M⊙早期AGB星在三个不同混合长参数α下的演化.研究表明:采用不同的混合长参数使氦燃烧反应的速率发生变化,导致恒星中心与表面元素的化学丰度有明显差别;混合长参数还影响了对流的传能作用,使早期AGB星在HR图中的演化轨迹、寿命及氦壳层内各物理量均显著不同.

转动恒星中的元素扩散效应研究

计算了影响元素扩散过程快慢的3个系数Deff,Dshear和Dh,根据转动恒星中的角动量传输和元素扩散方程,给出了转动恒星中的元素扩散效应.结果表明:子午环流是大质量恒星角动量转移的主要物理机制,而剪切湍流是传输化学元素的主要机制.增加水平湍流将增加子午环流和剪切湍流传输化学元素的效率.元素扩散效应造成恒星表面有4He和14N元素的超丰和较大的对流核心,使恒星具有较高的光度和较低的中心温度,对恒星结构与演化有极其重要的影响.

潮汐转矩对转动恒星结构和演化的影响研究

潮汐效应是影响恒星结构和演化非常重要的物理因素.本文研究了影响潮汐转矩系数E_2的三个理论模型.根据转动恒星中的角动量传输和元素扩散方程,给出了潮汐转矩系数E_2对转动恒星内部结构和元素混合的影响.结果表明:潮汐转矩系数E_2与恒星质量、金属丰度、演化时间有密切关系.潮汐转矩系数E_2越大,双星系统轨道角动量转化为子星自转角动量和自转角动量在恒星内部传输的效率越高.强潮汐转矩造成恒星表面有较大的氦和氮元素的超丰和对流核质量,使恒星具有较高的光度.然而,对比模型M1和M3,充分的转动混合效应可以降低元素的不透明度和辐射温度梯度,压制转动动力学效应造成的辐射温度梯度的增加,使恒星中心对流核减少.强潮汐产生的转动混合效应使氢元素丰度和数密度增加,增强氢燃烧效率,提高中心核温度,使恒星膨胀,具有较大的转动惯量.因此,研究潮汐效应对元素混合效应的影响,对密近双星的演化具有重要意义.

非同步转动双星系统洛希势函数的研究

根据非同步转动的洛希势函数数值计算了洛希瓣的大小、3个拉格朗日点的位置和无量纲的势函数ξ的大小,并与同步转动的洛希模型计算的结果做了对比.结果发现:转动离心力能最大减少赤道附近的重力加速度.非同步转动可以明显地改变洛希瓣的大小,3个拉格朗日点的位置和势函数,影响双星系统物质交换的时间和发生外拉格朗日点L2的物质损失.因此,非同步洛希势函数的计算对密近双星的演化研究具有重要意义.

转动恒星引力昏暗效应及演化研究

转动和潮汐效应是影响恒星结构和演化非常重要的物理因素。根据Achernar的观测数据,用考虑转动和潮汐效应的单、双星模型,研究了Achernar引力昏暗现象。发现转动双星模型比单星模型更能符合Achernar的赤道和极半径之比观测值。计算结果表明,初始转动角速度快的恒星,其等价半径和中心密度在主序阶段的开始至40 M yr较大,随后变小。同时,由于初始转动角速度大的恒星,星风携带自转角动量损失多,造成后期演化角速度变小。另外,转动效应能增加恒星的中心集中度,但减少恒星的四极矩、回旋半径、中心温度、氢燃烧产能率,使转动恒星向赫罗图的低温和低光度演化。

恒星物理研究与发展

文章介绍了恒星物理的研究现状和发展趋势,包括恒星形成、恒星结构与演化、双星演化与应用、恒星振动、恒星化学丰度、系外行星系统、Ia型超新星与伽马射线暴、星族合成等等,并对国内恒星学科的发展进行了展望。

转动潮汐变形双星表面重力加速度的数值模拟

转动和潮汐效应是影响双星结构演化非常重要的物理因素。在转动双星系统中,根据考虑转动潮汐变形的高阶扰动势数值计算了主星表面的重力加速度的分布,并与洛希模型计算的表面重力加速度分布做了对比。结果发现:转动和潮汐对恒星表面的重力加速度的大小和分布有重要影响,采用本文中的初始参数进行演化计算,最大影响可达到103～104 cm/s2。因此在讨论恒星结构和演化时,转动和潮汐变形是不可忽略的重要因素。

转动潮汐变形双星理论模型研究

转动和潮汐效应是影响双星系统结构和演化不可忽略的重要物理因素.根据大质量双星系统V478 Cyg的观测结果,检验了提出的转动潮汐变形的理论模型.将转动潮汐变形的模型与传统的双星演化模型对比发现:转动和潮汐效应使恒星外层(低于平均密度区)发生的形变远大于内层;恒星两极点重力加速度变大,赤道面上重力加速度变小;转动潮汐变形模型具有较大的半径、赤道速度和中心集中度,较低的氢核能产生率,恒星向低温和低光度端演化.此外,大质量双星系统V478 Cyg由潮汐形变造成的拱线运动速率大于转动形变造成的拱线运动速率,广义相对论效应造成的拱线运动最小.由于主星具有较高的中心集中度,次星潮汐、转动形变造成的拱线运动速率均大于主星相应的拱线运动速率.

辐射压对非同步转动双星系统洛希势函数的影响

辐射压是影响大质量恒星结构和演化不可忽视的重要物理因素.根据辐射压对非同步转动的洛希势函数的影响,数值计算了洛希瓣的大小和3个拉格朗日点的位置和相应的势函数,并与同步转动的洛希模型计算的结果做了对比.结果发现:辐射压可以整体地减小大质量恒星表面的重力加速度,而转动离心力能最大减少赤道附近的重力加速度.辐射压和非同步转动均可以明显地改变洛希瓣的大小和3个拉格朗日点的位置和势函数,影响双星系统物质交换的时间.因此,研究辐射压,非同步转动等物理因素对大质量双星系统洛希势函数的影响,对密近双星的演化具有重要意义.

你眼中的星河荡漾,是我心中一生所向

我们身处的银河系看似平静其实并不安分?还有像薯片一样前凸后翘的“曲线美”?且听LAMOST带来的银河系有趣的新发现。宇宙大爆炸理论为星系的形成提供了初始和边界条件,恒星结构与演化理论为我们对星系基本组成单元的了解奠定了基础。星系如同宇宙空间中散布的一座座“岛屿”,成为宇宙的基本结构单元,揭秘这些“宇宙岛”的形态、结构、性质、规律性、多样性以及集成历史等相关科学问题是目前天体物理学家面临的重要挑战。