论文部分内容阅读
红巨星分支(RGB)星和渐进巨星分支(AGB)星是中小质量恒星从零龄主序演化到后期时出现的亮而红的巨星。它们的有效温度比较低,而光度比较大,这使得它们的外部壳层处于对流状态,而且非常厚。本论文中,我们根据新的二阶湍流模型研究了RGB和AGB星中的湍流特征,并和经典的混合长模型的结果做了比较。另外,还用该模型研究了湍流运动引起的元素混合对恒星结构和演化的影响,同时,利用造父变星脉动不稳定带和红蓝星数比的观测结果对湍流模型以及模型参数进行了检验和限制。
研究发现,沿着Hayashi线向上分布的RGB和AGB星中的湍流运动是越来越激烈的。湍流模型得到的湍流热通量及湍流速度通常比混合长模型给出的结果要大,当减小湍流模型中混合长参数的值使得湍流模型和混合长模型给出几乎相同的湍流速度轮廓时,湍流模型得到的超绝热温度梯度的区域向内延展,恒星模型的有效温度将会降低。另外,沿着Hayashi线向上RGB和AGB星中的顶部和底部超射区中湍流速度衰减的e-folding距离都是减小的,但变化范围不大。还有,在湍流运动逐渐衰弱的超射区中湍动能和压强之间几乎存在线性关系,该关系的斜率主要由湍流模型决定,而其常数项主要由恒星模型决定。
考虑RGB星中外部对流壳层底部超射区中的元素混合(按扩散方式处理)效应后,结果表明,在RGB演化阶段中恒星模型的外部对流壳层将会向内增大,而且恒星模型在RGB项部的有效温度有轻微的增加而光度有轻微的减小。当恒星模型从RGB顶部再次演化到底部时,外部对流壳层将变得非常薄从而使得恒星模型向蓝端方向增加蓝回绕幅度的趋势演化,而且蓝回绕的幅度都随扩散模型中的扩散参数Cx和湍流模型中的混合长参数αTCM的增加而增加,同时恒星模型在中心氦燃烧时处在蓝端的时间也随它们的增加而增加。所得结果与造父脉动不稳定带和蓝红星数比的观测结果相符合,而且这两种观测数据对5M☉恒星模型中的Cx和αTCM的取值都分别限定在同一范围中:0.5≤αTCM≤0.9及10-5≤Cx≤10-4,而在7M☉恒星模型中不存在相同的取值范围。