晚型恒星大气中锂元素非局部热动平衡效应的研究

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Li元素是能在大爆炸中形成的少数几种元素之一,它在研究宇宙的形成历史、核合成理论、恒星的内部结构与演化等方面有着非常重要的作用和地位.初始Li丰度的礴定将会对大爆炸理论、宇宙重子密度,甚至对中子的种类给出限制条件.因此研究恒星大气中的Li丰度具有非常重要的意义.由于Li的电离势很低,即使在冷星大气中,极大多数Li也处于电离状态,因此易受非局部热动平衡(NLTE).的影响.特别是对富Li恒星而言,其NLTE不容忽视,所以很有必要研究Li在这类恒星中的NLTE效应的大小. 本文主要包括以下四部分.第一部分简单介绍了Li元素在天体物理研究中的重要性,Li主要的形成和衰竭机制.除了大爆炸核合成理论(SBBN)外,形成<7>Li元素的其它可能机制有:宇宙线导致的核分裂、超新星或新星爆发、AGB星和T Tau星.不过这些都需要理论和观测的进一步证实.恒星表面Li衰竭的机制主要有;质量损失、对流超射、微观扩散、自转等.我们综述了盘族、晕族和星团中恒星Li丰度研究的最新进展. 第二部分主要讨论Li的NLTE效应.分析了研究Li的NLTE效应的必要性,介绍了影响其大小的几种主要机制;共振线散射和光子损失、光子吸入、紫外过电离、红外过复合、束缚-束缚抽运以及与H原子和H<->的非弹性碰撞.接下来综述了Li原子模型的发展历史,及太阳、贫金属恒星和盘星中Li的NLTE效应的研究现状. 第三部分详细报告了我们的研究方法和结果.基于高分辨率、高信噪比的光谱资料,我们确定了9颗富Li冷星的大气参数(有效温度T<,eff>,表面重力logg,金属丰度[Fe/H],微观湍流速度ξt).其中,采用拟合H<,α>线翼的方法确定恒星的有效温度,其优点是不受星际消光和色指数误差所带来的影响;确定表面重力log g时,采用了Hipparcos卫星的距离数据.我们用谱线综合的方法确定了样本星的铁和Li丰度,并分析了样本恒星在考虑及没有考虑电荷交换反应情况下A(Li)偏离LTE的大小.并与前人得到结果做了比较.得到的主要结果如下: 1.无论考虑还是没有考虑电荷交换反应, NLTE修正对我们的样本星都不大(≤0.1dex),且修正量都为负值.2.NLTE修正量有随恒星表面Li丰度降低而减小的趋势.3.对富金属恒星,有没有考虑电荷交换反应对确定Li丰度几乎没有影响.但对贫金属恒星,可能有必要考虑电荷交换反应.而且考虑了这一效应后,会得到更低的Li丰度.4.恒星表面的Li丰度与其质量有相关性.当其质量小于1.2 M<,⊙>时,其表面Li丰度有下降的趋势. 第四部分总结了得到的结论并展望了将来的工作.
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