湍流应力对中等质量恒星结构与演化的影响

摘要

对流在恒星结构与演化过程中扮演着极其重要的角色，目前人们在处理对流问题时都忽略了湍流的力学效应，在恒星演化的后期，恒星整个外壳都处于对流状态，此时湍流作用力相对于重力足够大，湍流应力对恒星结构与演化能产生较大的影响。本文以恒星结构演化理论中常用的混合程理论为基础，给出了考虑湍流应力和自转离心力情况下的恒星结构模型，计算了2.8M⊙和8M⊙恒星从主序星到AGB星的演化，分析了不考虑自转和考虑自转两种情况下恒星内部湍流应力的大小及作用效果。目的是研究湍流应力对恒星及转动恒星演化的影响。结果表明，相对于重力及自转离心力而言，在核燃烧阶段，湍流应力可以忽略；但对于红巨星和AGB星，在恒星的对流包层中存在一个湍流应力能达到重力加速度几十倍的很小区域，在此区域内，湍流应力占主导作用，向外的应力推动此区域外的物质向外转移，造成了物质的向外喷射，较好地解释星风产生的原因。研究还表明，湍流应力造成了8M⊙恒星在各阶段的演化寿命发生了变化；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了，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。在C-O核内部C和O分布更加均匀；氢壳层内部氢和重元素及氦壳层内的中子数和重元素的丰度偏低，而氦元素丰度偏高；对早期AGB星的表面各元素的丰度无明显的影响，只存在小范围内变化。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章对流理论

2.1局地混合程理论

2.1.1局地混合程理论的基本方程

2.1.2局地混合程理论下对流区边界的确定

2.2非局地混合程理论

2.2.1 Bressan提出的非局地混合程理论

2.2.2Xiong的对流统计理论

第三章恒星结构与演化模型

3.1传统的恒星结构与演化模型及计算方法

3.2考虑湍流应力作用下恒星结构与演化模型

3.2.1考虑湍流应力作用下恒星结构与演化模型方程

3.2.2恒星演化模型的计算方法

3.3考虑湍流应力和自转离心力作用下恒星结构与演化模型

3.3.1考虑湍流应力和自转离心力作用下恒星结构与演化模型方程

3.3.2恒星演化模型的计算方法

第四章湍流应力对恒星结构与演化的影响

4.1中等质量恒星的演化综述

4.2恒星演化过程中的湍流应力的大小

4.3湍流应力对8M⊙恒星结构与演化的影响

4.4湍流应力对8M⊙恒星后期演化的影响

第五章湍流应力对AGB星星风物质损失率的贡献

5.1 AGB星外壳湍流应力的变化特征

5.2湍流应力大的区域的变化与星风物质损失率之间的关系

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢

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