How well does surface magnetism represent deep Sun-like star dynamo action?
本文利用冷恒星三维磁流体动力学发电机模拟验证了由表面磁场和较差自转估算各半球净环向磁通的方法，确认其可约束磁周期通量储备，但无法定位生成来源且不适用于所有发电机。
2024-01-19 astro-ph.SR
Dynamos in Stellar Convection Zones: of Wreaths and Cycles
我们生活在一颗磁星附近，它的活动周期是由地表下的发电机驱动的。在太阳对流区，自转与等离子体运动相结合，形成高度组织化的磁场，这些磁场在太阳表面爆发，并经历相对规则的极性反转周期。尽管我们离太阳很近，但它的发电机的性质仍然难以捉摸，但对其他太阳型恒星的观察表明，表面磁性几乎是一个普遍存在的特征。近年来，对流和发电机作用的数值模拟取得了长足的发展。全球尺度的组织和循环磁性正在由几个小组在截然不同的太阳和恒星模拟中实现。在这里，我将谈谈在数值方面的进展，包括可能占据恒星对流区的花环状发电机。我将讨论新的模拟之间的相互作用，各类平均场模型，以及当前和即将到来的太阳和恒星观测。
2010-11-12 astro-ph.SR
Hunting down the cause of solar magnetism
要了解太阳和恒星发电机结合本地和全球的数值模拟与长期观测是一项具有挑战性的任务：即使有最先进的计算方法和资源，恒星参数制度仍然无法实现。我们的目标是放松一些近似，以模拟更真实的系统，并尝试将结果与理论预测和最先进的观测结果联系起来。我们在这里提出了第一个测试场测量从我们的更高分辨率的运行与改进的热传导描述。它们表明与太阳和恒星发电机机制有关的最重要的感应效应的轮廓发生了显着变化。目前正在进行的更高分辨率的运行将使我们进入一个更加动荡的状态，在这种状态下，我们将能够首次以定量的方式研究小型和大型发电机的相互作用。
2021-02-04 astro-ph.SR
Main sequence dynamo magnetic fields emerging in the white dwarf phase
针对孤立白矮星磁性机制的争议，提出主序发电机磁场在白矮星阶段浮现的假说，结合星震学证据估算磁突破时间，预测大质量白矮星的磁场浮现规律，解释部分磁白矮星成因。
2024-11-04 astro-ph.SR
Numerical simulations of quiet Sun magnetism: On the contribution from a small-scale dynamo
利用辐射磁流体动力学方法模拟了太阳光球层中混合极性磁场的起源和分布。为此，我们考虑数值模拟，覆盖最高的2-6毫米的太阳对流区，我们探索的尺度范围从2公里到25微米。我们研究如何的强度和分布的磁场在光球和次表层取决于分辨率，域的大小和边界条件。我们发现，在τ=1能级上，50%的磁能来自于小于500 G的磁场，而50%的磁能存在于小于100 km的尺度上。虽然概率分布函数基本上与分辨率无关，但正确描述光谱能量分布需要8 km或更小的网格间距。在τ=1时，光球层中超过1 kG的通量浓度的形成需要大于30-40 G的平均垂直场强。随着磁场变得由更大、更长寿命的流动结构组织，kG通量浓度的填充因子随着总体畴尺寸而增加。在τ=1时，平均垂直场强约为85 G的解决方案需要地下RMS场强以与均分场强相同的速率随深度增加。我们认为这是安静的太阳磁场强度的上限，这意味着大多数对流区的磁化接近均分。我们讨论了这些发现，鉴于最近的高分辨率光谱偏振观测安静的太阳磁性。
2014-05-27 astro-ph.SR
Trends in Ultracool Dwarf Magnetism. II. The Inverse Correlation Between X-ray Activity and Rotation as Evidence for a Bimodal Dynamo
对太阳型恒星磁活动指标的观测显示出与自转的关系，在最快的自转体中，磁活动指标增加，直至达到“饱和”水平，而磁活动指标则适度减少（“过饱和”）。虽然X射线数据表明，这种关系在超冷矮星（UCD;光谱类型>M7）中被强烈破坏，但有限的X射线探测次数阻止了确定的结论。本文分析了38个超冷矮星的X射线活度-转动关系。我们的样本代表了迄今为止最大的X射线活动超冷矮星目录，包括7个新的和4个以前未发表的钱德拉观测结果。我们确定了大量的快速旋转的UCD与X射线活动延伸两个数量级低于预期的饱和水平，并测量旋转和X射线活动之间的“过饱和”型的关系。UCD X射线活动在固定旋转时的散射比早期类型的恒星大3倍。我们讨论了几种机制，已被提出来解释的数据，包括离心剥离的电晕，并发现它们与观察到的趋势不一致。相反，我们认为，一个额外的参数与X射线活动和旋转是负责观察到的效果。UCD磁场的塞曼多普勒成像的结果和我们的同伴研究的无线电/X射线通量比的基础上，我们认为，这个参数是磁场拓扑结构，并在UCD X射线通量的大散射反映了两个发电机模式，产生不同的拓扑结构的存在。
2014-02-20 astro-ph.SR
Burn Out or Fade Away? On the X-ray and Magnetic Death of Intermediate Mass Stars
从没有强对流区或大质量风的中等质量恒星中明显驱动X射线的机制的性质仍然知之甚少，隐藏的低质量近距离伴星的可能作用仍然不清楚。HR 4796 A是一颗800万年前的主序A0星，没有近距离的伴星。未检测到X射线，X射线光度上限为L_X =<1.3 × 10^27 erg/s。结果进行了讨论的背景下产生的磁活动，包括旋转剪切和地下对流的各种方案。由出生时的差异旋转驱动的发电机不太可能产生可观测的X射线，主要是因为很难将耗散的能量带到恒星表面。由氦离子化产生的次表层对流层可以容纳一个发电机，该发电机在整个主序期间都是有效的，但只能产生10^25 erg/s量级的X射线亮度。这个亮度仅略低于织女星目前的检测极限。我们的研究支持这样一种观点，即赫比格Ae/Be星的X射线产生主要与吸积过程有关，而不是与底层恒星的性质有关，而且早期A星的X射线亮度通常在短短几百万年内下降至少10万倍。
2014-03-26 astro-ph.SR
Magnetic Field Generation in Stars
从主序星到致密天体，在观测恒星磁性方面取得了巨大进展。恒星磁场的起源一直是天体物理学中未解的主要问题之一，最近的数据使这个令人烦恼的问题更加清晰。在本章中，我们回顾了这一领域的研究工作。特别是，我们期待在化石场假说联系在紧凑型恒星的磁性在主序星和前主序星的磁性，我们认为为什么它的可行性现在受到质疑，特别是在高磁白矮星的背景下。我们还回顾了在中子星背景下的化石与发电机的争论，以及在中子星场的产生和稳定性中，浮力、螺旋度和超流湍流等关键物理过程所扮演的角色。中子星内部磁场的独立信息将来自未来的引力波探测。因此，我们可能正处于一个新时代的黎明，在一个新的非电磁观测窗口的打开的驱动下，致密恒星磁性的令人兴奋的发现。我们还回顾了磁流体动力学湍流的理论和计算的最新进展，因为它适用于恒星磁学和发电机理论。这些进展提供了深入了解恒星发电机的行动，以及控制过程中的扩散磁通量运输的恒星。
2015-04-30 astro-ph.SR
Global simulations of stellar dynamos
太阳磁场的发电机机制一直是天体物理学中的一个未解决的问题。不同的理论被提出来解释这些现象，但都无法重现太阳磁场的观测特性。因此，从头计算模拟的对流发电机在一个球壳原来是解决这个问题的最佳选择。在这项工作中，我们回顾了过去几十年来在全球模拟中所做的努力。关于平均流的发展和维持，以及平均磁场，我们讨论了不同的模拟策略之间的协议和分歧点。特别注意的是与EULAG-MHD代码进行的隐式大涡模拟。
2020-01-29 astro-ph.SR
Magnetochronology of solar-type star dynamos
本研究利用 ASH 代码分析 15 个太阳型星发电机 3D MHD 模拟的自转与磁场特性，发现模拟趋势与观测总体一致，并提出磁场在 Rossby 数接近 1 时可能达到最小振幅，对恒星长期演化有重要影响。
2024-02-13 astro-ph.SR
Turbulent processes and mean-field dynamo
本文探讨了平均场发电机理论在太阳物理中的应用，分析了多种湍流效应及其对现代太阳发电机模型的影响，并介绍了从对流局部模拟推导湍流输运系数的方法。
2023-11-22 astro-ph.SR
Powering Stellar Magnetism: Energy Transfers in Cyclic Dynamos of Sun-like Stars
我们使用ASH代码来模拟太阳型恒星的对流发电机。基于一系列的15个3-D MHD模拟跨越4箱的旋转和质量，我们展示了什么机制在这些恒星发电机的工作和没有磁周期，以及如何全球恒星参数影响的结果。基于这些模拟，我们还导出了微分旋转和磁场的标度律。我们发现一个较弱的趋势之间的差异旋转和恒星自转速率，（$ΔΩ\sim (|Ω|/Ω_{\odot})^{0.46}$）在MHD的解决方案比他们的HD对应$(|Ω|/Ω_{\odot})^{0.66})$，产生一个更好的协议与观测趋势的基础上的幂律。我们发现，当流体Rossby数在$0.15 \lesssim Ro_f \lesssim 0.65$之间时，解具有长磁周期，当$Ro_f \lesssim 0.42$为短磁周期，当$Ro_f \gtrsim 1$（反类日差分自转）为统计稳态时，解具有长磁周期.我们表明，短周期发电机遵循经典的帕克-吉村规则，而长周期周期的不。我们进一步证明，Rossby数的依赖性的大规模表面磁场的模拟（$B_{L,surf} \sim Ro_{f}^{-1.26}$）同意更好地与观测（$B_{V} \sim Ro_{s}^{-1.4 \pm 0.1}$）和不同的发电机标度的基础上的全球磁能（$B_{bulk} \sim Ro_{f}^{-0.5}$）。我们还表明，恒星光度的几个子波可以被引导到恒星的磁性，从而为可能的表…
2022-01-31 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Spin-down by dynamo action in simulated radiative stellar layers
恒星的演化受到其内部旋转动力学的影响，通过运输和混合机制，这是知之甚少。磁场可以在传输角动量和化学元素方面发挥作用，但辐射恒星层中磁性的起源尚不清楚。使用全球数值模拟，我们确定了一个亚临界过渡到湍流由于产生的磁发电机。我们的研究结果有许多性质的理论上提出的泰勒-Spruit发电机机制，这大大提高了角动量的传输辐射区。它会产生被恒星外层屏蔽的深环磁场。这种机制可以在辐射恒星内部产生强大的磁场，而在它们的表面上没有可观察到的磁场。
2023-01-19 astro-ph.SR
Persistent Magnetic Wreaths in a Rapidly Rotating Sun
当我们的太阳年轻时，它的自转速度比现在快得多。对年轻、快速旋转的恒星的观测表明，许多恒星都具有很强的磁活动和很强的轴对称磁场。我们进行了模拟发电机行动在快速旋转的太阳与3-D MHD滞弹性球谐（ASH）代码探索旋转，对流和磁性之间的复杂耦合。在这里，我们研究发电机的行动实现了在大部分的对流区的系统旋转在当前的太阳旋转速率的三倍。我们发现，大量有组织的全球规模的磁场实现了发电机行动在这个系统中。在对流区的中间，形成了一圈醒目的磁环，与湍流的对流共存。这是一个惊喜，因为人们普遍认为，这样的磁性结构应该被磁浮力或湍流泵浦破坏。因此，许多太阳发电机理论都认为，对流区底部的穿透和剪切速度跃层是有组织的发电机活动的关键因素，而这些模拟并不包括这种速度跃层。我们研究这些持久的磁花圈是如何维持发电机过程，并探讨是否一个经典的平均场$α$ -效应解释极向场的再生。
2010-11-12 astro-ph.SR
Origin of magnetism in early-type stars
根据我们对恒星演化的理解，早型恒星具有辐射包层和对流核心，这是由于CNO循环产生的陡峭温度梯度。其中一些恒星（主要是亚类Ap和Bp）有很强的磁场，足以用塞曼效应直接观测到。在这里，我们提出了一个$2 ~M_{\odot}$ A型星的三维磁流体动力学模拟使用的星在一个盒子模型。我们的目标是探索模拟的恒星是否能够保持一个磁场一样强的观察，通过发电机驱动的对流核心，或通过保持一个稳定的化石场配置来自其早期演化阶段，使用不同的旋转速率。我们建立了两个模型，一个部分辐射和一个完全辐射的，这是由导热系数的值。我们的模型能够探索这两种情况，包括对流驱动的发电机。
2023-03-19 astro-ph.SR
The Extended Solar Cycle: Muddying the Waters of Solar/Stellar Dynamo Modeling Or Providing Crucial Observational Constraints?
1844年，施瓦贝发现太阳黑子的数量在大约11年的时间内增加和减少，这种变化被称为太阳黑子周期。大约80年后，黑尔描述了太阳磁场的性质，确定太阳磁极的周期大约需要22年。还发现，太阳黑子的纬度分布类似于蝴蝶的翅膀，表明太阳黑子在每个半球的迁移，在未来11年中突然开始在中纬度向太阳赤道迁移。这些太阳黑子图案在赤道上是不对称的。在其间的几年里，人们推断太阳（和类太阳恒星）具有磁活动周期，被认为是发电机过程的物理表现，这是恒星内部复杂的循环运输过程的结果。了解太阳的磁性，它的起源和它的变化，已经成为一个基本的科学目标--磁性的分布，以及它与对流过程的相互作用，驱动着外层大气中的各种等离子体过程。在过去的几十年里，一系列的诊断技术已经被用来系统地研究更精细尺度的磁化物体和相关现象。这些模式被称为“扩展太阳周期”（ESC）。ESC的模式似乎将活动蝴蝶的翅膀延伸到太阳黑子模式形成前近十年，并延伸到更高的太阳纬度。在这篇简短的评论中，我们描述了他们的观测模式的ESC和讨论可能的连接到太阳发电机，因为我们离开了一个多国合作，通过混合的存档和当代数据分析，以提高太阳发电机的理解和建模的目标，调查太阳磁场的起源。
2018-07-19 astro-ph.SR
Dynamo Processes Constrained by Solar and Stellar Observations
我们对恒星发电机的理解在很大程度上是由我们观察到的太阳现象驱动的。然而，随着我们为越来越多的恒星积累长期数据集，很明显，恒星的行为多种多样。在这里，我们简要地回顾了观察到的趋势，把关键的限制太阳型恒星的基本发电机操作完全对流M矮星，包括：恒星黑子和太阳黑子的模式，各种磁旋转的相关性，和平均场流，如差旋转和纬向环流。我们还评论目前的洞察力，模拟发电机行动和流量出现借给我们的工作知识恒星发电机理论。虽然对恒星磁场活动的观测和模拟越来越多地协同工作，以破译发电机的作用，但我们仍然有许多谜团尚未完全理解。
2018-04-16 astro-ph.SR
Rotation and Magnetism in Massive Stars
自转对恒星的演化有许多重要的影响。它降低了地表重力，导致质量损失增强，并导致各种化学同位素的地表丰度异常。我们采用了剑桥恒星演化程序，将许多不同的旋转物理模型结合起来。我们比较了恒星演化模型的详细网格和模拟的恒星星族，以确定它们之间的关键差异。恒星辐射带中旋转驱动发电机的模型表明，角动量和化学成分的磁流体动力学输运可以主导其他纯流体动力学过程。我们已经调整了我们的纯流体动力学模型，以包括磁场的演变。我们考虑这对我们的旋转恒星的人口有什么影响，以及这些如何与观测数据。在恒星寿命的末期也会观测到强磁场。观测到白矮星表面的磁场强度变化很小，最大可达10^9 G。我们来看看在强相互作用联星的共同包络阶段，发电机作用如何产生白矮星中最强的磁场。
2012-05-29 astro-ph.SR
Small-scale solar surface magnetism
这篇对“太阳磁变率和气候”的贡献回顾了太阳表面的小尺度磁特征，特别是构成网络和谱斑的强场但微小的磁集中，代表了太阳黑子和丝状体之外的大多数磁性。在活动区的斑斑中，它们大多具有相同的极性，它们的出现随太阳黑子数测量的活动变化而变化，但当它们在小尺度上出现双极混合时，它们也可能是由不随周期变化的颗粒尺度发电机作用引起的。
2021-05-30 astro-ph.SR
Solar surface and atmospheric dynamics: The Photosphere
本文综述了宁静太阳的磁性的各个方面。的建议，一个小规模的发电机在颗粒尺度上产生我们所说的安静的太阳场进行了一些详细的研究。尽管发电机的作用已经在数值上得到了证明，但有人认为，目前的模拟仍然远远没有达到太阳上可能存在的复杂性。我们的这种说法的基础上，没有那么多的低磁雷诺数在模拟中使用，但最重要的是，在他们所采用的动力学雷诺数的小。有人认为，在太阳表面的低磁普朗特数可能会造成意想不到的问题，所观察到的互联网领域的识别与发电机行动在颗粒尺度。在更大（和更深）的尺度上，某种形式的湍流发电机是有利的。Hinode观测到的网络间磁场与Hanle测量推断出的磁场之间的比较正朝着类似的描述收敛。它们都被描述为随机取向的，在几百高斯范围内的大部分横向场。这些相似之处使人们更自然地认为它们是一样的。然而，由于观察到的互联网领域的空间分布中的磁通量的大空隙，有人认为，他们是不太可能产生的发电机行动中的晶间巷道。它的结论是，如果发电机是在颗粒尺度上，最终产品可能还没有观察到在目前的空间分辨率和灵敏度与塞曼效应。
2013-01-29 astro-ph.SR
Confinement of the Solar Tachocline by Dynamo Action in the Radiative Interior
太阳物理学中一个主要的突出问题是对太阳速跃层的限制，这是一个薄的剪切层，它将辐射内部的近固体旋转与对流区的强烈差异旋转分开。在这里，我们提出了第一个3-D的，全球性的太阳模拟中，一个速跃层是由自激发电机限制。非轴对称的磁性最初建立在对流区，然后扩散印记向下。此外，该领域是本地放大整个辐射内部的强烈水平运动所产生的赤道Rossby波和可能的剪切不稳定性。因此，我们的工作挑战了长期以来的观念，即太阳的发电机磁场只被放大到速跃层的深度，并储存在一个静止的辐射内部。
2022-09-27 astro-ph.SR
Connecting mean-field theory with dynamo simulations
本文回顾平均场发电机理论与三维磁流体动力学模拟之间的联系，涵盖湍流输运系数计算和模拟的平均场建模，并总结其在解释太阳与恒星磁场模拟中的成功与挑战。
2025-07-01 astro-ph.SR
Multiple channels for the onset of magnetism in isolated white dwarfs
强磁场的存在是相当一部分简并恒星的共同特征，但人们对磁场的起源和演化知之甚少。新的观测限制，从体积有限的调查指向一个更复杂的情况比一个单一的机制，适用于所有恒星。我们表明，在大质量的白矮星中，这可能是合并的结果，磁场是非常普遍和非常强的，并立即出现在冷却阶段。这些字段可能是由合并期间活动的发电机生成的。质量较低的白矮星通常是单颗恒星演化的产物，在出生时很少有可检测到的磁场，但磁场出现得非常缓慢，而且非常微弱，大约有四分之一。我们可能看到的是一个在早期进化阶段产生的内部场，它逐渐从内部松弛到表面。磁场的频率和强度继续增加，最终与大质量恒星的磁场相媲美，特别是在恒星冷却到核心结晶开始之后，这种效应可能是导致类似于地球内部活跃的发电机机制的原因。
2022-08-04 astro-ph.SR
Small-scale dynamos: From idealized models to solar and stellar applications
本文综述小尺度发电机从宁静太阳观测、理想化运动学增长与非线性饱和模拟，到太阳及类太阳恒星对流发电机应用的研究进展。
2023-05-04 astro-ph.SR
Differential Rotation and Magnetism in Simulations of Fully Convective Stars
质量足够小的恒星在其内部都是对流的，因此不具有类似于太阳速跃层的内部边界层。由于这个界面在许多太阳磁发电机理论中占有重要地位，人们普遍认为完全对流的恒星表面的磁行为与大质量恒星的磁行为大不相同。在这里，我描述了最近的观测和理论模型的发电机行动在低质量的恒星是部分确认，部分混淆，这一基本的期望。特别是，我提出的3-D MHD模拟结果的发电机行动的对流在旋转球壳近似内部的0.3太阳质量的恒星在一定范围内的旋转速率。模拟的恒星可以在其表面建立纬度方向的差异旋转，在“快速”旋转速率（定义）下类似太阳，在较慢的旋转速率下反太阳;在某些参数制度下，强发电机产生的磁场的反馈大大降低了差异旋转。我认为，这种“翻转”的意义上的差异旋转可能是可观察到的在不久的将来。我还简要地描述了如何的强度和形态的磁场的变化与模拟恒星的旋转速率，并表明，达到的最大磁能与简单的缩放参数是兼容的。
2010-10-12 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Evidence for dynamo bistability among very low mass stars
完全对流恒星中的发电机作用是一个有争议的问题，也质疑我们对部分对流类太阳恒星中磁场产生的理解。在过去的几年中，光谱偏振观测表明，完全对流的物体能够触发强的大尺度和长寿命的磁场。我们在这里提出的第一个光谱偏振研究的一个样本的活动晚M矮星（M5-M8）进行ESPaDOnS@CFHT。它揭示了在具有相似质量和旋转速率的恒星之间存在两种不同类型的磁性。一个可能的解释，这一意外的发现是存在两个发电机分支在这个参数制度，我们在这里讨论可能的识别与弱与强场双稳态预测的地球发电机。
2013-11-20 astro-ph.SR
Magnetism in the Brown Dwarf Regime
过去二十年的一系列发现表明，我们现在正处于这样一个时刻，即结合磁行为是提高我们表征亚恒星和行星系统能力的关键。未来十年预示着褐矮星磁性领域的成熟，现在投资褐矮星磁性将为探索太阳系以外的系外行星磁性和可居住性提供一个关键平台。我们预计重大发现包括：亚恒星和行星磁发电机的性质，外极光物理学和褐矮星磁层环境的表征，以及卫星在亚恒星磁活动表现中的作用。这些努力将需要在无线电和近红外波长上具有重要的新观测能力，专门的长期监测计划，以及对支撑磁现象物理过程的理论建模工作的承诺支持
2019-03-27 astro-ph.SR
Fractal multi-scale nature of solar/stellar magnetic field
在过去的几十年里，某些复杂物体的分形组织的抽象数学概念在天体物理学中受到了极大的关注。这一概念逐渐发展成为一个广泛的领域，包括多重分形和非线性、渗流理论、自组织临界性、灾变理论等。这种强大的数学和物理方法为探索天体物理的各个方面提供了新的可能性。特别是，在太阳和恒星的磁性，磁化等离子体的多重分形属性变成有用的理解爆发式的能量释放事件的动力学，湍流发电机行动的条件，湍流磁扩散率的性质，甚至太阳发电机的双重性质。在这篇综述中，我将简要地概述如何使用多重分形的思想来探索太阳磁性的上述方面。
2013-05-22 astro-ph.SR
Weak and Strong Field Dynamos: from the Earth to the stars
最近，对极低质量恒星的磁性观测取得了重要进展，揭示了现在需要在发电机理论框架内理解的特征。与此同时，越来越多的证据表明，这些恒星中的发电机过程与行星发电机有许多相似之处。我们调查的程度弱\emph{vs}强磁场双稳态预测的地球发电机可以适用于最近的两组非常低的质量完全对流恒星共享类似的恒星参数，但产生根本不同类型的磁场的观测。我们的分析是基于以前发表的spectropolarimetric和光谱数据。我们认为，这些都可以在弱场和强场发电机的框架内解释。
2011-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observations of Cool-Star Magnetic Fields
像太阳这样的冷恒星拥有对流区，能够产生大量的表面磁场，导致恒星的磁活动。恒星的自转、半径和年龄等参数对冷恒星磁性的影响，以及辐射核和对流包层之间的剪切层对产生磁场的重要性，是我们理解低质量恒星发电机、太阳发电机以及其他大尺度和行星发电机的关键。在过去的几年里，我们对冷星磁场的观测图像有了巨大的改进。人们开发了复杂的方法来寻找磁性的微妙影响，这些影响很难检测到，特别是在冷恒星中。重点放在假设和能力的现代方法来测量磁性冷星，我审查了不同的技术可用于磁场测量。我收集了对冷星磁场的分析，并试图比较不同方法的结果，我回顾了导致我们目前的磁场及其在冷星和褐矮星中产生的经验证据。
2012-03-01 astro-ph.IM astro-ph.SR
Spin and Magnetism of White Dwarfs
研究了白矮星（WD）的磁性和自转与其前身星壳层燃烧阶段的磁流体发电机的关系。对流包层中角动量的向下泵送，结合行星的吸收或双星伴星的潮汐自旋，可以在核心-包层边界附近触发强烈的发电机作用。有几个论点指出外核是WD残留物中磁场的来源：$\sim 0.55\,M_\odot$ WD的外三分之一是在祖先的外壳燃烧阶段处理的;磁螺旋度通过信封的逃逸介导了WD的生长。（补偿）地核中的螺旋度，这是在残余物中维持稳定的磁场所需要的;并且在核心边界处的强辐射通量促进了相对厚的速跃层内的磁浮力。螺旋度通量进入不断增长的核心是由一个动态的不平衡与纬度依赖的旋转应力。沉积在孤立的块状WD中的磁场集中在质量为$\lesssim 0.1\,M_\odot$的外壳中，并且可以达到$\sim 10\,$ MG。埋置环向场在年龄$\sim 0.3$ Gyr以上经历适度的欧姆衰减，这可能导致外部磁场的增长或衰减。最后的WD旋转周期与临界旋转速率有关，低于该临界旋转速率，磁活动就会关闭，核心和包层就会解耦;它通常在几小时到几天的范围内。WD周期范围长达一年是可能的，如果信封重新扩大后，后期热脉冲。
2015-07-31 astro-ph.SR
Magnetic fields driven by tidal mixing in radiative stars
恒星磁性在恒星演化理论中占有重要地位。大约有10%的观测到的主序星（MS）和前主序星（PMS）辐射星的表面磁场高于检测极限，这就提出了它们的起源问题。这些恒星拥有稳定分层的外部辐射包层。因此，在恒星结构和演化的标准模型中，它们被假定为静止的。我们专注于快速旋转，辐射星，可能容易潮汐不稳定性，由于轨道伴侣。利用直接数值模拟的方法，研究了稳定层结和潮汐不稳定性之间的相互作用，并评估了其发电能力。我们发现，无论分层的强度如何，都会触发潮汐不稳定性（Brunt-V{<$}是{<$}l{<$}频率）。此外，潮汐不稳定性可以导致稳定分层层中的混合和自感磁场（前提是Brunt-V{<$}is{<$}l{<$}频率不超过模拟中的恒星自旋速率太多）。对恒星的应用表明，由此产生的磁场可以在恒星表面观察到。事实上，我们预计磁场强度高达几个高斯。因此，潮汐驱动发电机应被视为一个（互补）发电机机制，可能在辐射MS和PMS星托管轨道同伴。特别是，潮汐驱动发电机可以解释观测到的潮汐变形和快速旋转的织女星类恒星的磁性。
2018-01-12 astro-ph.SR
Atmospheric heating and magnetism driven by $^{22}$Ne distillation in isolated white dwarfs
本文提出冷磁白矮星GD 356的大气加热源于核心$^{22}$Ne蒸馏驱动发电机产生的欧姆耗散，该模型解释了极区加热现象及DAHe、DQe白矮星的磁场与色球发射特征。
2024-07-31 astro-ph.SR
Common dynamo scaling in slowly rotating young and evolved stars
对晚型恒星的活动和磁性的一种解释是，它们都随着罗斯比数的减少而增强，直到饱和水平，这表明恒星发电机依赖于旋转和对流湍流。然而，一些研究声称，旋转本身就足以充分参数化这种缩放。在这里，我们解决的问题，包括演化的，后主序星的旋转活动关系的分析，湍流恒星发电机的相关性。与主序星相比，这些恒星旋转非常缓慢，但表现出类似的活动水平。我们发现，这两个演变阶段落在一起的旋转活动图，并形成一个单一的序列在不饱和制度的关系，只有来自恒星模型的Rossby数，确认早期的初步结果，依赖于一个更简单的参数化对流周转时间。这反映了最近完全对流的M矮星的结果，它们同样落在与部分对流太阳型恒星相同的旋转活动序列上。我们的研究结果表明，湍流在驱动恒星发电机中起着至关重要的作用，并表明有一个共同的与磁场相关的发电机机制解释了所有晚型恒星的磁活动。
2020-03-19 astro-ph.SR
Kilogauss magnetic fields from simulations of small-scale dynamo action in the convective envelope of a white dwarf
Istituto ricerche solari Aldo e Cele Daccò (IRSOL), Faculty of Informatics, Università della Svizzera italiana (USI)（瑞士意大利大学信息学院太阳物理研究所）；Euler Institute, Università della Svizzera italiana (USI)（瑞士意大利大学欧拉研究所）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Landessternwarte（海德堡大学天文中心州立天文台）；Institut für Sonnenphysik (KIS)（太阳物理研究所）；Department of Physics, The University of Warwick（华威大学物理系）
本研究通过三维辐射磁流体动力学模拟，证实白矮星对流包层的小尺度湍流发电机可产生千高斯磁场，该磁场或使白矮星小尺度磁性比观测推断更普遍。
2026-08-07 astro-ph.SR
The Origin of Magnetism in White Dwarfs
在一个宽的双星系统中没有磁性的白矮星和非简并的低质量恒星伴星仍然是非常有趣的，并且与磁性的白矮星是磁性奇特的Ap/Bp星的后代的假设不一致。另一方面，如果白矮星位于一个多恒星系统中，我们不能求助于一个过程来阻止它们的主序或主序前祖先产生强磁场，因为这样的过程也会阻止由磁性白矮星从低质量伴星吸积物质组成的磁性激变变星的形成。这就是为什么有人提出白矮星中的场可能与它们的双星性有关，并且是在共同的包络演化过程中通过发电机机制产生的。
2018-10-15 astro-ph.SR
Turbulent diffusion and galactic magnetism
利用球形膨胀波驱动的近无旋湍流的试验场方法，表明湍流磁扩散率随磁雷诺数的增加而增加。其值在湍流均方根速度乘以膨胀波典型半径的几倍处趋于稳定。这一结果进行了讨论的背景下，银河系平均场发电机。
2009-10-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Magnetism, rotation, and nonthermal emission in cool stars -- Average magnetic field measurements in 292 M dwarfs
恒星发电机产生的磁场对类太阳恒星和低质量恒星的变化和演化及其行星系统的发展至关重要。我们报告的测量表面平均磁场在292 M矮星的比较与辐射转移计算，其中260个，这是第一次测量这种。我们的数据来自CARMENES项目期间拍摄的15，000多个高分辨率光谱。它们揭示了平均场强<B>和Rossby数$Ro$之间的关系，类似于研究充分的旋转活动关系。在缓慢旋转的恒星中，我们发现磁通量$Φ_\textrm{B}$与旋转周期$P$成正比，而在快速旋转的恒星中，平均表面场不会显著地增长超过可用动能所设定的水平。此外，我们还发现非热日冕X射线辐射、色球H $α$和Ca H&K辐射与磁通量之间有密切的关系。总之，这些关系表明，经验的旋转活动的关系可以追溯到一个依赖于旋转的磁力发电机。我们主张的图片，磁发电机产生的磁通量的恒星表面上的旋转速率成正比的饱和极限所设置的可用动能，我们提供的平均场强和非热发射的关系是独立的对流周转时间的选择。我们还发现，钙H&K的排放饱和，在平均场强为$\langle B \rangle \approx 800$ G，而H $α$和X射线的排放增长进一步与更强的领域，在更迅速地旋转的恒星。这与日冕剥离的假设相冲突，日冕剥离假设预测在旋转最快的恒星中，日冕等离子体将被冷却到色球温度。
2022-04-01 astro-ph.SR
The Most Magnetic Stars
对磁性A、B和O星的观测表明，单位质量的极向磁通量的上限为10^-6.5 G cm ^2/g。磁白矮星也有类似的上限，尽管它们表面的最高磁场强度要大得多。对于磁性的A星和B星，似乎也有一个明确的下限，低于这个下限，磁性的发生率迅速下降。根据最近的假说，这两组恒星可能是合并恒星的结果，并将它们的强磁性归功于它们合并时发电机机制产生的磁场。我们假设一个简单的发电机，产生磁场从不同的旋转。磁场的增长受到极向场稳定环向场的要求的限制，反之亦然。当磁转矩耗散差动旋转时，通过欧米茄发电机从极向产生环向场。我们进一步假设导致环向场衰减的机制导致极向场的产生。极向场和环向场都达到了一个稳定的结构，它与小初始种子场的大小无关，但与初始微分旋转成正比。我们提出的假设，强磁星的形成从合并的两个恒星的对象。当合并引入差异旋转时，产生最高的场，该差异旋转相当于凝聚物体内的临界分裂速度。用观测到的主序星和白矮星每单位质量的最大通量对一个简单的发电机模型进行校准后发现，大约有1.5 × 10 ^-4的衰减环向通量出现在极向面上。单个白矮星中最高的磁场产生于两个简并核心合并在一个共同的包层内，或者两个白矮星因引力辐射角动量损失而合并。
2013-10-10 astro-ph.SR
A 3D kinematic Babcock Leighton solar dynamo model sustained by dynamic magnetic buoyancy and flux transport processes
等离子体流和磁场之间的磁流体动力学相互作用是11年太阳黑子周期的起源和维持的基础。这些过程本质上是三维的。我们的目标是构建一个三维太阳发电机模型，一方面捕捉浮力出现倾斜的双极太阳黑子对，另一方面产生周期性的大规模场逆转介导的表面通量传输过程-即巴布科克-莱顿机制。我们进行运动学发电机模拟，其中规定的速度场是一个组合的太阳像差旋转和对流环流，以及参数化的湍流扩散。我们使用一种新的方法，通过磁场强度依赖的三维螺旋上升流，导致形成倾斜的双极太阳黑子的磁浮力建模。在我们的模拟中产生的双极点通过Babcock-Leighton机制参与极线场产生的过程，导致自持和周期性的大规模磁场反转。我们的参数空间的研究不同的振幅的对流区的扩散率，和参数的磁浮力机制的效率，揭示了它们的相对作用，在确定太阳黑子周期的属性，如振幅，周期，和动态记忆相关的太阳周期预测。我们还得到了一个新的发电机数的巴布科克-莱顿太阳发电机机制，合理地捕捉我们的模型动态。这项研究阐明了太阳对流区不同通量传输过程在确定太阳黑子周期的性质和物理过程中的相对作用，并可能导致现实的，数据驱动的3D发电机模型，用于太阳活动预测和探索恒星磁性和其他恒星中的恒星黑子形成。
2019-01-14 astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic shallow water equations with the alpha effect: Rossby-dynamo waves in solar--stellar tachoclines
本文研究穿透对流对类太阳恒星塔科林中罗斯比波的影响，提出磁流体动力学浅水方程，发现与α效应相关的新振荡模，其周期对应太阳活动周期，为内部磁性和恒星发电机提供新范式。
2025-10-10 astro-ph.SR
Trends in Ultracool Dwarf Magnetism. I. X-Ray Suppression and Radio Enhancement
虽然现在已经知道超冷矮星（UCD）可以产生和消散强磁场，但对潜在的发电机仍然缺乏清晰的了解。我们对七个UCD进行了X射线和射电观测，它们的光谱类型范围很窄（M6.5-M9.5），但投影旋转速度范围很宽（vsin i ~ 3-40 km/s）。我们还分析了未发表的档案钱德拉观测的四个额外的对象。所有新观察到的目标都是在X射线中检测到的，而只有一个是在无线电中检测到的，其余的都有敏感的上限。我们提出了一个无线电和X射线测量的UCD数据库，并根据这些波段中磁活动之间的所谓Güdel-Benz关系（GBR）考虑数据。一些UCD具有非常明亮的无线电发射和微弱的X射线发射，与快速旋转的预期相比，而另一些则表现出相反的行为。我们表明，UCD将仍然是无线电发光相对于GBR，即使他们的X射线发射在标准的快速旋转“饱和”的水平。最近的塞曼-多普勒成像和地球发电机模拟结果表明，快速旋转的UCD可能含有一个更强的轴对称磁场或更弱的非轴对称磁场的磁发电机。我们认为，数据可以解释的情况下，强场对象服从GBR，而弱场对象是无线电过亮和X射线下发光，可能是因为人口的回旋同步发射日冕电子，不断补充低能量重连事件。
2014-02-20 astro-ph.SR
What controls the magnetic geometry of M dwarfs?
内容：对快速旋转的M型矮星的观测显示出包含偶极主导和多极几何形状的各种各样的大尺度磁场。在发电机模型中，惯性在力平衡中的相对重要性--由局部Rossby数量化--已知对磁场几何形状有很大影响。目的：我们的目标是评估当地的Rossby数在控制大尺度磁场几何的M矮星的相关性。研究方法：我们探讨了滞弹性发电机模型之间的相似之处，在球壳和活动的M-矮星的观测，侧重于从光谱偏振研究得出的字段的几何形状。为此，我们构建了基于观测的量，旨在反映数值模型中采用的诊断参数。结果如下：在早中期M矮星中偶极主导和多极主导的大尺度场之间的转变初步归因于Rossby数阈值。我们解释晚M矮星的磁性是由于在低Rossby数下发生的发电机双稳性。通过与数值模型的类比，我们预计两个发电机分支上的差分旋转的幅度不同。
2012-12-01 astro-ph.SR
Solar internetwork magnetic fields: Statistical comparison between observations and MHD simulations
该研究通过将三种三维辐射MHD模拟与Hinode观测的FeI偏振光谱进行统计比较，发现小尺度发电机情景最能解释太阳互联网网络宁静磁场。
2024-10-02 astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic simulations of A-type stars: Long-term evolution of core dynamo cycles
针对早型星对流核发电机与磁活动周期问题，通过2.2 M⊙A型星三维模拟，首次定量分析磁周期与自转周期的关系，发现磁周期随自转周期减小而增加，为Ap/Bp星磁性研究提供新依据。
2024-09-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Exploring the $P_{cyc}$ vs $P_{rot}$ relation with flux transport dynamo models of solar-like stars
目的：为理解恒星磁性，并利用恒星活动观测检验Babcock-Leighton通量输运平均场发电机模型的有效性。方法：利用STELEM程序计算了不同自转速率下的二维平均场发电机模型，研究了活动周期和蝶形图对参数变化的敏感性，并与观测数据进行了比较。新颖之处在于，这些2-D平均场发电机模型纳入了从3-D流体动力学模拟中推导出的比例律，用于旋转速率对纬向环流的振幅和剖面的影响。这些模型还利用观测的标度律的变化与旋转速率的差异旋转。结果如下：我们发现，Babcock-Leighton通量输运发电机模型能够再现的磁场的拓扑结构的变化（即朝向更环形的旋转速率增加），但似乎有困难再现的周期与活动周期的相关性观察到的类太阳恒星，如果一个单片单细胞的磁流假设。然而，如果轮廓以特定的假定方式随旋转速率变化，则可以利用更复杂的湍流来恢复$P_{cyc}$与$P_{rot}$的关系。结论：基于单胞纬向环流的Babcock-Leighton通量输运发电机模型不能再现$P_{cyc}$与$P_{rot}$的关系，除非假设纬向环流的振幅随旋转速率而增加，这似乎与最近用3-D全球模拟获得的结果相矛盾。
2009-11-10 astro-ph.SR
Physical Models for Solar Cycle Predictions
本文综述太阳磁周期观测约束与数据驱动物理模型，指出成功预测支持 Babcock-Leighton 发电机机制和通量输运范式。
2023-03-22 astro-ph.SR
A dynamo mechanism as the potential origin of the long cycle in Double Periodic Variables
双周期变星（DPVs）是由近距离相互作用的双星组成，它们的特征长周期比相应的轨道周期长一个数量级，其中许多的特征比约为3.5x10^1。我们认为在这里的可能性，吸积流调制作为一个磁发电机周期的结果。由于双星的间隔时间很短，我们预计由于潮汐锁定，供体星的旋转将与双星的旋转同步。我们在这里提出了一个模型来估计发电机的数量和活动周期长度和轨道周期之间的关系，以及估计的质量传递速率的调制。后者是基于阿普尔盖特的情况下，这意味着周期性的变化，在半径的施主星，从而在质量转移率作为一个结果的磁活动。我们的模型被应用到一个样本的17个系统与已知的物理参数，10也与已知的轨道周期。尽管我们的简化框架的不确定性，结果显示了合理的协议，表明发电机的解释是潜在的可行性。与此同时，我们注意到，由Applegate模型产生的轨道周期变化足够小，与数据一致。我们的结论是，较大的样品与已知的物理参数，以及潜在的直接探针的磁性的施主星，包括冷点以及极化，将是有价值的，以进一步限制这些系统的性质。
2017-03-11 astro-ph.SR
Stellar magnetism: empirical trends with age and rotation
我们研究了观测到的低质量恒星（~0.1 - 2 Msun）的大尺度表面磁场，通过塞曼多普勒成像（ZDI）重建，随着年龄t，旋转和X射线发射的变化。我们的样本由73颗恒星的104张磁性图组成，从吸积前主序星到主序星（100万年< t < 10 Gyr）。对于非吸积矮星，我们经验地发现，无符号的平均大尺度表面场< |Bv| >是与年龄为$t^{-0.655 \pm 0.045}$。这种关系与Skumanich（1972）所确定的关系有相似的依赖性，后者被用作陀螺年代学的基础。同样地，我们的关系也可以作为一种年代测定方法（“磁年代学”）。旋转的趋势，我们发现的大尺度恒星磁性的趋势是一致的塞曼加宽测量（敏感的大尺度和小尺度领域）。这些相似之处表明，从这两种技术恢复的字段是相互耦合的，这表明小规模和大规模的字段可以共享相同的发电机字段生成过程。对于吸积物体，发现较少的统计上显着的关系，其中之一是无符号的磁通量和旋转周期之间的相关性。我们将其归因于星盘相互作用的特征，而不是由发电机驱动的。
2014-04-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
The rotation-magnetism relationship in solar-type stars. Constraining magnetic flux emergence rates
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung（马克斯·普朗克太阳系研究所）；School of Space Research, Kyung Hee University（庆熙大学空间研究院）；Institut für Physik, Universität Graz（格拉茨大学物理研究所）
研究通过数值模拟和观测数据对比，揭示太阳型恒星中磁通量涌现速率与旋转速率的关系，发现其依赖于金属licity和有效温度，并提出修正因子。
2026-06-08 astro-ph.SR
Envelope Convection, Surface Magnetism and Spots in A- and late B-type Stars
最近在一些A型恒星中发现了弱磁场，包括织女星和天狼星。与此同时，开普勒和TESS对A型和晚期B型恒星的空间测光观测强调了类似恒星斑点的表面特征的旋转调制的存在。在这里，我们探讨的可能性，表面磁点可能是由存在的小信封对流层或恒星表面下，由重组的H和He。利用一维恒星演化计算，并假设一个均分发电机，我们作出简单的估计，在光球的场强。对于大多数模型，最大的影响是由二次氦电离驱动的对流层引起的。虽然很难预测磁场的几何形状，但我们得出的结论是，大多数中等质量恒星的表面都应该有几高斯量级的发电机产生的磁场。这些磁场可以在表面出现亮点，并通过旋转调制引起光度变化，这也可能在A星中广泛传播。表面磁场的幅度及其相关的光度变化预计将随着恒星质量和表面温度的增加而减少，因此在晚期B型恒星中检测到磁斑及其观测效果应该要困难得多。
2019-04-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Stellar Magnetism and starspots: the implications for exoplanets
由恒星黑子引起的恒星变率会阻碍对系外行星的探测，并使行星性质的估计产生偏差。这些特征也可以用来研究恒星与行星之间的相互作用，以及从潜在的恒星发电机中推断出性质。然而，典型的技术，如ZDI，对大多数宿主星来说是不可能的。我们提出了一个强大的方法的基础上现场建模映射活跃的恒星表面，使我们能够统计研究恒星磁性与过境系外行星的影响和相互作用。该方法适用于活跃的开普勒-9星，我们发现小的证据，行星和恒星磁层之间可能的相互作用，导致2：1的共振之间的点旋转和轨道周期。
2013-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Enhancement of small-scale turbulent dynamo by large-scale shear
小尺度发电机普遍存在于大尺度切变的湍流中，从太阳和银河系的磁性到吸积盘、宇宙学和结构形成。使用高分辨率的直接数值模拟，我们表明，在非螺旋强迫湍流与零平均磁场，大规模的剪切支持小规模的发电机行动，即，发电机增长速率随着剪切而增加，剪切增强或甚至产生湍流，这又进一步增加发电机增长速率。当生产率的湍流动能由于剪切和强迫是可比的，我们发现缩放的增长率$γ$的小规模发电机和湍流速度$u_{\rm rms}$与剪切率$S$是独立的磁性普朗特数：$γ\propto |S|$和$u_{\rm rms} \propto |S|^{2/3}$。对于大的流体和磁雷诺数，$γ$，由其无剪切值归一化，仅取决于剪切。在补偿了剪切引起的湍流速度的影响后，我们发现小尺度发电机的归一化增长率具有标度，$\widetildeγ\propto |S|^{2/3}$，仅由给定速度场的诱导方程产生。
2017-08-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetism in Massive Stars
大质量恒星是恒星形成和星系动力学的驱动力，因为它们相对较短的寿命和爆炸性的消亡，从而影响了所有的天体物理学。由于它们对环境的影响如此之大，通过它们对主序列和最终超新星的风，了解它们如何演变至关重要。最近的光度观测与空间为基础的平台，如CoRoT，K2，现在TESS允许访问其内部动态通过asteroseismology，而地面的光谱偏振测量，如那些ESPaDOns给了我们一个一瞥在其表面磁场。大质量恒星的动力学涉及范围很广的尺度。现有的方法既可以捕获长期的结构演化，也可以捕获短期的动力学，如对流，磁发电机和波，由于计算成本。因此，关于这种动力学对恒星演化的影响仍然存在许多谜团，但它们对它们如何演化以及它们死后留下了什么都有很强的影响。这些动力学包括旋转，潮汐，和磁场已在最近的工作，这是本文的评论。
2019-12-13 astro-ph.SR
