自转效应及湍流压对5M恒星演化的影响

摘要

经典的恒星结构与演化模型是忽略恒星自转的。在不考虑恒星自转的情况下，恒星内的等势面是球对称结构，从而可以将恒星结构和演化模型简化为一维模型。经典的恒星结构与演化模型成功地解释了当时大多数恒星的观测特性。但是随着观测技术的提高，近几十年来科学家们发现经典的恒星演化模型计算结果与最新的观测结果存在较大的差异。这些差异预示恒星的自转效应可能引起恒星内部的物质向外转移，造成恒星表面一些元素丰度超丰。在恒星演化过程中湍流压常被忽略，但其对流区固有的大尺度湍流使得湍流压必然存在。因此，同时研究自转效应及湍流压对恒星演化的影响具有了特别重要的意义。
　　 当考虑到自转效应时，恒星内的等势面变为非球对称结构，这就导致恒星结构与演化模型变为二维结构模型。我们基于等压面的假设将恒星结构与演化模型转化为一维模型的同时，引入了湍流压效应，从而，恒星内部的流体静力学平衡应该为引力、辐射压、气体压及湍流压的平衡。在此基础上对初始质量为5M⊙的恒星从主序星到早期AGB星的结构与演化做了详细的研究。
　　 本文给出了考虑自转效应及湍流压的恒星结构与演化模型，根据此模型改正了Kippenhahn恒星结构与演化程序，并用它计算了5M⊙恒星从主序星到早期AGB星的演化，来研究自转效应和湍流压对恒星结构和演化的影响。研究结果如下:
　　 (1)自转角速度是变化的。
　　 (2)自转效应通过自转角速度和自转角速度的变化对恒星在主序星前期和红巨星后期的影响较大，而湍流压在AGB星阶段的影响较大。
　　 (3)解释了观测上低速自转的恒星近似于球形的原因。
　　 由此，我们认为自转对恒星演化的影响也许是通过两个途径进行的。其一为角速度带来的离心效应，其二为恒星自转角速度的变化率带来的影响。但对于低速自转的恒星，角速度带来的离心效应对恒星演化产生的影响甚至可忽略，而角速度变化率带来的影响是不能忽略的，因此这要是研究自转恒星，不管自转角速度多么小，对恒星演化产生的影响都不能忽略。

目录

摘要

1 绪论

2 考虑自转及湍流压的恒星结构与演化模型

2．1 引言

2．2 经典的恒星结构与演化模型

2．2．1 基本假设

2．2．2 基本方程组

2．2．3 物质函数

2．2．4 边界条件

2．3 考虑自转效应及湍流压的恒星结构与演化模型

2．3．1 基本假设

2．3．2 基本方程组

2．3．3 物质函数

2．3．4 边界条件

3 考虑自转效应及湍流压5M⊙恒星的演化

3．1 经典的5M⊙恒星演化

3．1．1 恒星的形成

3．1．2 主序前的演化

3．1．3 从主序星开始的演化进程

3．2 考虑自转效应5M⊙的恒星演化

3．3 考虑湍流压5M⊙的恒星演化

3．4 物考虑自转效应及湍流压5M⊙的恒星演化

3．5 总结

4 总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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