转动双星同步和轨道圆化的物理过程研究

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同步和轨道圆化的物理因素,如恒星质量、初始转速、轨道周期、金属丰度、对流超射等,并根据转动恒星的角动量转移和元素扩散方程,给出了这些因素对转动双星演化和元素混合的影响.结果表明：具有大质量子星、初始转速慢、对流超射小、轨道周期短的双星系统,能更早地达到平衡速度和轨道圆化;初始转速快的恒星,由于潮汐同步过程减速,双星系统中氮元素增丰没有单星的氮元素增丰显著;大质量星、高金属丰度、超射大和短周期的双星系统,氮增丰相对显著;质量小、金属丰度低、转速慢、超射大的恒星具有较小的恒星半径,而低金属丰度恒星表面却具有较高的有效温度,快速转动单星向低温和低光度端演化.     

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.     

Effect of Tidal Torques on Rotational Mixing in Close Binaries

The effect of tidal torques on rotational mixing in close binaries is investigated. It is found that spin angular momentum can attain a high value due to a strong tidal torque. Nitrogen and helium enrichment occurs early in the binary system that is triggered by tides. The stellar radius can reach a high value in the single star model with high initial velocities at the early stage of the evolution, but efficient rotational mixing can inhibit stellar expanding at the subsequent evolution. Central compactness is increased by the centrifugal force at the early stage of evolution but is reduced by rotational mixing induced by strong tides. The binary models with weak tides have high values of central temperature and stellar radius. Rotational mixing in single stars can slow down the shrinkage of convective cores, while convective cores can be expanded by strong tides in the binary system.Efficient rotational mixing induced by tides can cause the star to evolve towards high temperature and luminosity.     

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.     

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. 关键词： 恒星结构与演化 转动 辐射压     

三轴椭球体模型下转动双星系统的演化

采用三轴椭球体模型和非均匀的星风物质损失的理论计算,数值模拟并分析了转动双星系统的演化.结果表明子星间物质交换和氢开始燃烧提前,主序带变宽,演化更大幅度地向蓝方向运动并形成较大回绕,演化轨迹向低光度偏转,子星半径在慢速物质交换过程中出现周期性的膨胀和收缩,角动量损失率变小.     

转动双星模型及演化

提出了转动双星的结构和演化模型,给出了主星的重力势,并模拟其加速度在等势面上的分布.结果表明在忽略自引力势高阶项的情况下,极地处重力加速度最大,赤道上长轴顶点处重力加速度最小.自转、公转和伴星潮汐作用力的联合效应降低了子星的有效温度,延长了子星在氢主序上的演化时间.     

临界转动恒星Achernar的斜压结构与引力昏暗的精细研究

转动和潮汐效应是影响恒星结构和演化的非常重要的物理因素. 根据对Achernar的观测数据, 用扰动理论推导了临界转动恒星Achernar分别作为单星和双星的斜压结构的特征, 给出Achernar等压面上的密度等物理量的分布. 利用考虑转动和潮汐及形变效应的单、双星模型研究了Achernar的引力昏暗现象. 结果表明正剪切增强离心力、减小赤道的重力加速度和温度, 反剪切结果则与之相反. 反剪切和刚性转动情况并不符合对Achernar的引力昏暗观测结果. 发现转动双星模型比单星模型虽更符合Achernar赤道和极半径之比的观测值, 但理论计算的角速度比观测值小. 对比理论计算和观测结果发现, 当Achernar的自转角速度为4.65× 10^-5 s^-1, 正剪切率Ω/Ω_s为0.7851时, Achernar的极点温度为16041 K, 赤道温度为12073 K. 所有理论计算与观测值的相对误差不超过7%.     

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.