k- 模型下sdB恒星与WR恒星的对流超射研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李志 |
| 答辩日期 | 2024 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李焱 |
| 关键词 | 恒星演化 恒星结构 sdB恒星 大质量恒星 超射混合 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Convective Overshooting of Subdwarf B Stars and Walf-Rayet Stars with the k-ω Model |
| 英文摘要 | 在恒星的结构与演化中，对流区域的范围和相关混合过程仍不完全了解。对流核的大小与延伸影响恒星中心可用核燃料的量和恒星内部的化学组分，进而影响它的光度和寿命等。通过完全的流体动力学方法处理对流超射是一个非常复杂的过程，不同的物理量会得到不同的超射范围。观测研究以及理论和计算模型不断让我们理解并完善这些重要物理过程，帮助我们更好地了解恒星的内部结构。对于中心氦燃烧的恒星，对流核和超射混合的情况存在较大的不确定性。在恒星模型中，采用不同的超射模型或半对流方法，导致不同的恒星结构和恒星演化图景。 − 模型是完全基于流体动力学方程和湍流理论的恒星对流模型，不仅可以处理对流不稳定区域，还能用于超射区域。我们将 − 模型嵌入MESA（Modules of Experiments in Stellar Astrophysics）程序，对 B 型热亚矮星（Hot subdwarf B stars, sdB）演化中的超射混合进行了研究。结果显示，其对流核的发展可以分为三个阶段。当辐射温度梯度 ∇rad 向外单调减小时，对流核的质量单调增加，且超射混合呈指数型衰减，这与Herwig (2000) 中的结果相似。当对流边界附近辐射温度梯度 ∇rad 的极小值小于绝热温度梯度∇ad 时，对流核会出现分裂形成两个对流区。当中心氦丰度下降到约 c ≈ 0.45时，对流壳层外边界的质量 sc 能过达到 0.2 ⊙。这接近于通过星震学分析得到的较年轻sdB 恒星（0.22 ∼ 0.28 ⊙）的中心对流核质量。在氦燃烧的最后阶段 c < 0.2，对流核会发生两到三次“喘息脉动”，将额外的氦注入对流核中，并增加sdB 恒星的寿命。最终，中心混合区的质量 mixed 可以达到 0.303 ⊙。我们的g 模式sdB 模型拥有较高的氧丰度，其中心具有更高的氧含量（约为 80%）。通过星震学分析得到的富氧白矮星，可以作为“喘息脉动”存在的证据。大质量恒星中心存在更大的对流核，这对于验证对流超射有着不可忽视的作用。同时，星风质量损失和转动混合对大质量恒星的演化也起着重要影响。为了研究大质量恒星对流核外的超射混合和转动混合过程，我们计算了初始质量从 25 到 120 ⊙，且初始金属丰度 = 0.02 的转动和不转动恒星模型。转动模型在零龄主序赋予 ini/ crit = 0.4 的统一自转速度。所有模型从零龄主序开始演化，直到中心碳燃烧结束。使用 − 模型的恒星拥有更大的对流核和更延展的主序带宽度。当初始质量 ini ≥ 60 ⊙ 时，主序带宽度会开始收缩，质量特别大的恒星（ ini ≥ 100 ⊙）可以在主序的晚期阶段演化到更高的有效温度。对于非转动模型，当超射区域的氢燃烧产物暴露在恒星表面时，出现明显的表面氮增丰。而转动模型由于转动混合的作用，在主序早期就出现了表面氮增丰现象。同时，转动混合还使形成沃尔夫-拉叶星（Wolf-Rayet stars, WR）的初始质量下限减小到约 36 ⊙。转动和非转动 WR 恒星模型的最终质量范围，分别为 9.5 − 17.5 ⊙ 和 10 − 23 ⊙。在转动模型中，C/N 比值在对流核外缓慢下降至 0.1 以下，从而形成更宽更平滑的化学元素过渡区域。此外，其过渡型的 WNC（富 N、C 型 WR）恒星寿命为 1 − 4 × 104 年，比非旋转模型长约一个数量级。因此，转动模型拥有更高的 WNC 恒星占比，转动和非转动模型的 WNC/WR 比率分别为 0.059 和 0.004。WNC 恒星的质量由内部混合过程和中心氦燃烧阶段中的最大对流核质量决定，其质量范围约为 15 − 36 ⊙。转动和非转动的单星演化模型，能够很好地解释光度 log / ⊙ > 5.3 的 WR 演化后期恒星（WNC、WC 和 WO型）的形成。然而，采用简单的统一化星风质量损失率，不能解释观测数据中的低光度（即低质量）WNC 和 WC 恒星的形成。 |
| 学科主题 | 天文学 ; 恒星与银河系 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/27835]  |
| 专题 | 云南天文台_恒星物理研究组 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李志. k- 模型下sdB恒星与WR恒星的对流超射研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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