转动双星同步和轨道圆化的物理过程研究

论文摘要

采用瑞士日内瓦大学恒星演化程序,以及国际的恒星演化程序Modules for Experiments in Stellar Astrophysics(MESA)。我们对大质量转动单星、双星的演化进行了数值模拟。转动恒星的动力学效应与元素混合效应对恒星演化产生重要影响。本文详细介绍了转动恒星的理论模型,给出了转动恒星的结构方程,讨论了转动引起的各种不稳定性的产生机制和计算公式。另外,双星系统中的潮汐作用也是影响恒星结构和演化的重要物理因素。根据轨道演化方程,我们系统地研究了多种影响双星自转同步和轨道圆化的物理因素(如:初始自转速度、子星质量、轨道周期、金属丰度和对流超射等)。根据转动恒星的元素扩散和角动量转移方程,给出了转动与潮汐对双星演化和元素混合的影响。研究结果表明:当双星系统中的子星质量大、初始转速慢、对流超射小、轨道周期短时,双星系统能较早地达到平衡速度和轨道圆化;由于潮汐同步过程的减速作用,初始转速快的双星系统中氮元素增丰没有单星显著;子星质量大、金属丰度高、超射大和周期短的双星系统,恒星的氮元素增丰相对显著;子星质量小、金属丰度低、转速慢、超射大的恒星,其半径较小;而低金属丰度恒星,其表面具有较高的有效温度;快速转动单星在赫罗图中向低温和低光度端演化。另外,强潮汐作用(平衡潮汐)极大地增加了恒星的自转角动量,使双星更早的出现N和He元素增丰;初始转速快的单星模型在早期的演化过程中具有较大的恒星半径,而转动混合效应在恒星后期的演化中抑制恒星的膨胀;早期的演化阶段,离心力使恒星的中心集中度增大,但强潮汐转动混合效应使恒星在后期演化的中心集中度减小;弱潮汐作用(动力学潮汐)下的双星模型具有较高的中心温度和较大的恒星半径;单星的转动混合减缓对流核的收缩,而双星中的强潮汐作用使得恒星的对流核增大;潮汐造成的元素混合效应使恒星在赫罗图中朝高温和高光度端演化。这些结果对了解密近双星演化有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 引言
•   1.1 转动效应
•   1.2 潮汐同步与轨道圆化
•   1.3 强潮汐作用
• 第二章 转动恒星的理论模型
•   2.1 刚体转动的机械平衡
•   2.2 较差转动恒星结构方程
•   2.3 子午环流
•   2.4 水平湍流
•   2.5 元素扩散与角动量转移
•     2.5.1 元素扩散方程及扩散系数
•     2.5.2 角动量转移方程
•   2.6 各种不稳定性
•     2.6.1 对流和半对流
•     2.6.2 转动造成的元素混合
• 第三章 潮汐同步与轨道圆化
•   3.1 平衡潮汐
•   3.2 动力学潮汐
•   3.3 潮汐转矩和潮汐系数
•   3.4 流体动力学机制
• 第四章 数值计算与分析
•   4.1 强潮汐效应对恒星演化的影响
•   4.2 转动双星同步与轨道圆化
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李志

导师: 宋汉峰

关键词: 密近双星,转动,潮汐,恒星结构和演化,同步,圆化

来源: 贵州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 贵州大学

分类号: P135.4

总页数: 56

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