脉动稳定性对恒星对流包层氦丰度的依赖-论文.pdf

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1、第55卷第4期天文学报V0I．55NO．42014年7月ACTAASTRONOMICASINICAJu1．，2014脉动稳定性对恒星对流包层氦丰度的依赖术熊大闰十邓李才2王坤2(1中国科学院紫金山天文台南京210008)(2中国科学院国家天文台北京100012)摘要利用一种非局部和非定常的恒星对流理论，计算了3种不同氦丰度(Y=0．28，0．13，0．00)、太阳金属丰度fZ=0．02)、质量1．4．-．3．0Mo恒星演化模型的径向和低球谐阶F—p8模的线性非绝热脉动．数值计算结果表明，理论的Scuti变星脉动不稳定区红边界几乎不随氦丰度变化而改变．

2、随着氦丰度降低，6Scuti变星脉动不稳定区蓝边界向低温方向推移，脉动不稳定区中热方的高温星变得脉动更稳定；而冷方的低温星则变得脉动更不稳定．这似乎表明不大可能用氦弥散去解释6Scuti脉动不稳定带中的不变星．然而脉动不稳定带热方和冷方中的不变星与变星的比例可能作为是否存在氦弥散的一种观测证据．关键词恒星：变星：5Scuti型星，-匾星：脉动，恒星：丰度，对流中图分类号：P152；文献标识码：A1引言5Scuti是位于H—R图经典脉动不稳定带低端的一群光谱型A—F型的主序和亚巨星变星．典型的脉动周期在0．02—0．25d．大多数Scuti型变星脉动振

3、幅都很小，光变幅从千分之几星等到百分之几星等，它们是径向的或者低球谐阶(1ow—degree)非径向的低阶(1ow—order)P模振动．仅有极少数Scuti变星具有大的光变幅，这些大振幅的Scuti星是径向脉动的．Scuti变星处在主序带或离开主序向巨星演化阶段，对其内部结构和演化状态是比较清楚的．它们的光变幅虽小，但相对恒星的类太阳振动，它们的光变幅已高出了好儿个数量级，很适合进行测光研究．因此5Scuti星是星震学研究的一个极佳对象．在Scuti变星脉动不稳定带中，仅有1／3．-．1／2的恒星具有可检测的光度变化．我们现在仍不清楚在H—R图上同

4、一处，为什么有的星是变星，而有的却观测不到它们的光变．随着研究的深入和测光精度的提高，发现在检测极限附近存在很多更小变幅的变星．冈此原先认为是光度恒定的恒星很可能并非真的是不变星，只不过是它们的光变幅太小，以至于难以检测到而已那问题又产生了，究竟是什么原因造成它们之间光变幅的这种差异呢?至今我们并没有搞清楚这其中的确切原因．一种最流行的观点认为这可能与恒星的化学组成有关．由于重力分离效应，在恒星演化过程中，相对于氢，氦会向下沉积，随着2o13—11—20收到原稿国家自然科学基金项目(10773029，10573022)资助十xiongdr@pmo．a

5、c．ca天文学报55卷恒星对流包层氦丰度的降低，氦的二次电离区对恒星脉动的激发作，【{j减小．恒星将变得不脉动或脉动振幅减小得难以检测到[1-2】．Breger发现，经典的Am型星是不脉动或脉动振幅很小【3】-Am型星正是元素弥散效应的一种体现，因此这似乎支持Scuti变星脉动不稳定带中存在大量非变星的氦弥散之说．但实际上这个问题要复杂得多，其最终结论还有待进一步深入研究．本文旨在研究恒星对流包层氦丰度对其脉动稳定性的影响．第2节简单介绍了研究方案，第3节给出了数值计算结果，最后一节是结论和简短的讨论．2研究方案标准的恒星演化理论并不考虑氦的弥散．完

6、整地研究Scuti脉动不稳定带中存在非变星的氦的弥散说应该先计算考虑氦弥散的恒星演化模型，然后再计算他们的非绝热脉动，以查明氦弥散能否足以有效抑制不稳定带内恒星的脉动．氦的弥散粗略地可分为2人类，第1类是由于辐射和重力作用导致氢和氦原子的分离，习惯上将这种分子弥散过程称为微观弥散(microdifusion)．分子弥散已有成熟的理论(参见Chapman和Cowling的经典著作【4])．Yale人!学研究组在研究小质量恒星角动量演化时，提出由丁恒星内部的较差白转，可以诱发一种湍动，它引起角动量白内向外转移，与此同时，伴随产生物质混合．由此来解释恒星自

7、转速度的演化和类太阳恒星大气锂丰度的衰减[5】．贯穿对流(convectiveovershooting)也是一种重要的混合过程，它曾成功用来解释晚型恒星大气Li丰度的衰减【6]．此外，还提出有波驱动的混合【91-01等等．这种由流体宏观运动引起的混合又称为宏观弥散(macrodifusion)．与微观弥散的作用相反，它引起物质的混合，从而减缓微观弥散产生的不同元素原子分离作用．相对微观弥散过程而言，我们对宏观弥散了解得还很不够，处理起来不确定性也较大．考虑到宏观弥散理论发展的现况，我们的研究采取了倒着走的策略，即暂且不考虑氦丰度的演化，而先计算不同氦

8、丰度恒星演化模型的线性非绝热脉动，以探查对流包层氦丰度对恒星脉动稳定性究竟有多大的影响．只有当氦丰度对恒星脉