Nonlinear simulations of the convection-pulsation coupling
在靠近经典不稳定带红边的冷造父变星中，恒星脉动和表面对流运动之间存在强耦合。这种耦合到现在还不能很好地用一维对流模型来描述，即所谓的“时间相关对流模型”（TDC）。这种模型的内在弱点来自于大量的无约束的自由参数进入湍流对流的描述。克服这些限制的一种方法是计算二维直接模拟（DNS），其中所有的非线性都得到了正确的解决。本文提出了对流-脉动耦合的二维数值模拟方法。在适当的参数范围内，对流运动实际上可以抑制恒星的径向脉动，就像在造父变星靠近不稳定带的红边所怀疑的那样。这些非线性模拟也可以用于确定TDC模型的极限和相关性。
2011-10-10 astro-ph.SR
Turbulent convection and pulsation stability of stars - III. Non-adiabatic oscillations of red giants
我们用非局域各向异性含时对流理论计算了发光红巨星的线性非绝热振荡。结果表明，低阶径向模可以自激发。它们的激发是辐射以及对流和振荡之间耦合的结果。湍流压力对红变量振荡的激发有重要影响。
2018-08-29 astro-ph.SR
Radial Stellar Pulsation and 3D Convection. I. Numerical Methods and Adiabatic Test Cases
我们正在开发一个三维辐射流体动力学程序来模拟经典变星中对流和脉动的相互作用。一个关键目标是能够将这些模拟进行到全振幅，以便将它们与观察到的光和速度曲线进行比较。由于径向坐标系中的漂移，先前的2D计算被阻止这样做，这是由于在脉动周期期间定义坐标系的径向移动的算法。我们通过定义我们的坐标系流算法来消除这个困难，要求球壳中的质量在整个脉动周期中保持恒定。我们进行绝热测试计算表明，大振幅的解决方案重复超过150个脉动周期。我们还验证了计算方法保存的峰值动能每周期，必须是真实的绝热脉动模型。
2011-02-09 astro-ph.SR
Global 3D radiation-hydrodynamics models of AGB stars. Effects of convection and radial pulsations on atmospheric structures
内容：随着空间分辨率的提高，对渐近巨星分支（AGB）恒星的观测揭示了各种尺度上大气过程复杂性的新层次。目的：为了分析导致观察到的图像中的不对称和表面结构的物理机制，我们使用详细的AGB星的3D动力学模拟;这些模拟自洽地描述对流和脉动。研究方法：我们使用的CO 5 BOLD辐射流体动力学代码，以产生一个探索性的网格的全球“星在一个盒子”模型的外部对流信封和AGB星的内部大气研究对流，脉动和冲击波及其对恒星和数值参数的依赖。结果如下：模型动力学是由长期的巨对流细胞，短寿命的表面颗粒，和强大的，径向，基模脉动的相互作用。径向脉动和较短波长的行波声波在大气中引起各种尺度的冲击。对流、波和冲击都对动力压力有贡献，因此，增加了恒星半径，并使物质悬浮到可以形成尘埃的层中。因此，由此产生的脉动周期和恒星半径的关系被转移到更大的半径相比，非线性的一维模型。脉动周期对光度的依赖关系与观测到的关系符合得很好。脉动模式与非定常对流的相互作用引起偶尔的振幅变化和相移。脉动的规律性随着重力的减小而减小，因为对流单体的相对尺寸增大。模型恒星没有明确的表面。相反，光是从一个非常广泛的不均匀的大气层发出的，具有复杂的动态图案的高对比度特征。
2017-02-17 astro-ph.SR
Modelling stellar convection and pulsation in multidimensions using the ANTARES code
ANTARES代码是为模拟各种情况下的天体物理流动而设计的，特别是在恒星物理学方面。在这里，我们描述扩展作为必要的模型的脉动和对流的相互作用，在经典的脉动星。这些扩展包括引入可沿径向移动的球形网格、网格细化的具体形式以及关于辐射转移的考虑。然后，我们提出的造父变星的基本参数，我们更密切地研究。对于该恒星，我们提供了一个简短的讨论模式的H+HeI和HeII对流区和脉动的相互作用中看到的pdV工作或大气结构。
2011-11-13 astro-ph.SR
Turbulent convection and pulsation stability of stars - I. Basic equations for calculations of stellar structure and oscillations
本文从流体力学方程出发，遵循经典的Alfredold湍流处理方法，建立了一组平均流的流体力学方程和一组湍流速度和温度脉动自相关和互相关的动力学方程。这两组方程的结合，得到了一个完整的、自洽的数学表达式，为计算恒星的结构和振荡做好了准备。本文简要介绍了湍流对流的非定域性和各向异性，并对算法中的三个对流参数（$c_1$、$c_2$和$c_3$）进行了定义和标定。利用非局部对流理论，通过数值解揭示了对流包络的结构和非绝热线性振荡的主要特征。对模型中对流参数和脉动不稳定性的选择作了大量的研究，结果表明：在大范围的对流参数（$c_1$，$c_2$和$c_3$）范围内，脉动稳定性的主要性质保持不变。
2018-08-29 astro-ph.SR
Double-Diffusive Convection
最近在理解和量化由双扩散不稳定性引起的垂直混合方面取得了很大进展，例如指进对流（通常称为温盐对流）和振荡双扩散对流（与双扩散对流密切相关的过程）。这部分是由于超级计算的进步，这使我们能够在接近恒星内部相关参数值的情况下对这些过程进行直接数值模拟，部分是由于海洋学最近的理论发展，这种不稳定性也会发生。在本文中，我总结了这些最新的研究结果，并提出了新的混合参数化这两个过程，可以很容易地实现在恒星演化代码。
2014-01-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining mixing processes in stellar cores using asteroseismology. Impact of semiconvection in low-mass stars
低质量恒星的整体演化很大程度上受到恒星内部过程的影响。特别是，对流不稳定区和过冲区的混合过程会影响观测值和主序列寿命。我们研究了低质量恒星对流核心中不同对流边界定义和混合处方的影响，利用星震学方法来判别中心混合区的存在、大小和演化阶段。我们实现了勒杜标准对流在我们的恒星演化代码，连同随时间变化的扩散方法混合的元素时，对流区存在。我们比较了质量范围为1 M* 至2 M* 的模型，这些模型是用两种不同的对流边界定义标准计算的，并且包括对流区域正式限制以内和以外的不同混合处方。通过计算大量模型的绝热振荡频率，我们根据Roxburgh & Vorontsov（2003）定义的小间距与大间距r01和r10的比值，仅使用l=0和l=1模式进行了星震诊断。这些变量几乎是线性的，在预期的可观察到的频率范围内，我们表明，它们的斜率同时取决于中央的氢含量，对流核心的程度，和在核心边界处的声速不连续的振幅。通过考虑约25种模式和准确度的频率测定预期从CoRoT和开普勒任务，我们提出的技术使我们能够检测到对流核心的存在，并区分不同大小的均匀混合的中心区域，而不需要一个强大的先验恒星质量。
2011-02-03 astro-ph.SR
Radial Stellar Pulsation and Three-Dimensional Convection. IV. Full Amplitude Three-Dimensional Solutions
对几种横跨不稳定带的全振幅RR型天琴座星模型进行了三维流体动力学模拟。三维性质的计算允许对流处理，而不参考现象学的方法，如当地的混合长度理论。具体而言，时间依赖性的相互作用的大尺度涡和径向脉动的守恒律控制，而较小的对流涡的影响模拟涡粘性模型。这些计算的光振幅与我们之前在不稳定带中间的二维计算非常相似，但在红色边缘附近，基本蓝色边缘以及我们计算的第一泛音模型的光振幅略低。径向脉动和对流能量传输之间的时间相关相互作用在三维中与在二维中基本相同。在二维和三维模拟之间的光变曲线之间存在一些差异，特别是在减少光的过程中。的差异，无论是数字和物理的原因进行了探讨。
2014-12-17 astro-ph.SR
Convection, granulation and period jitter in classical Cepheids
对开普勒场中唯一的经典造父变星天鹅座V1154的最近观测结果进行分析，发现脉动周期约为30分钟的随机变化。这些周期变化挑战了脉动和演化的标准理论，因为周期变化是非长期的，解释这种周期抖动对于理解恒星演化和造父变星作为精确标准烛光的作用是必要的。我们认为，对流和对流热点可以解释所观察到的周期抖动。对流热点改变了造父变星光变曲线中通量最大和最小的时间，从而改变了测量的脉动周期。我们提出了一个模型的随机热点，产生一个本地化的流量过剩，扰动造父变星的光变曲线，从而脉动周期，这是与所观察到的抖动。这一结果表明，理解对流对于造父变星结构和演化的建模是多么重要，对流如何决定不稳定带的红边，以及造父变星光变曲线对大气物理的敏感程度。
2014-02-04 astro-ph.SR
3D Simulations of Semiconvection in Spheres: Turbulent Mixing and Layer Formation
本文通过全球体三维半对流模拟并纳入自转，比较球形与 Cartesian 几何的层结形成及输运，发现自转抑制径向热与成分输运并使混合趋于柱形。
2025-02-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Turbulent convection and pulsation stability of stars - II. Theoretical instability strip for $δ$ Scuti and $γ$ Doradus stars
利用非定域含时对流理论，用$M=1.4$-3.0、$\mathrm{M}_\odot$计算了恒星演化模型中的径向振荡和低阶非径向振荡.我们的研究结果预测了$δ$ Scuti和$γ$ Doradus星的理论不稳定带，它们彼此重叠。$γ$剑鱼的条纹颜色比$δ$ Scuti略红。我们对这两种振荡的激发和稳定机制进行了研究，得出结论：辐射$κ$机制在温暖的$δ$ Scuti和$γ$ Doradus星的激发中起主要作用，而对流和振荡之间的耦合在冷星的激发和稳定中起主要作用.一般来说，湍流压力是振荡的激发，特别是在冷的$δ$ Scuti和$γ$ Doradus恒星以及所有冷的造父变星和Mira类恒星中。另一方面，湍流热对流是一种抑制振荡的阻尼机制，实际上在引起不稳定带的红边方面起着主要作用。研究表明，$δ$ Scuti星和$γ$ Doradus星的振荡都是由$κ$机制和对流与振荡耦合共同作用的结果，它们在造父变星不稳定带的低光度部分属于同一类变星。在$δ$盾牌座-$γ$剑鱼座不稳定带中，大多数脉动变星很可能是在p和g模式下激发的混合体。
2018-08-29 astro-ph.SR
Convective quenching of stellar pulsations
背景：我们研究发生在靠近经典不稳定带红边的冷造父变星中的对流脉动耦合。在这些恒星中，表面对流区被认为是稳定卡帕机制激发的径向振荡。目的：研究对流运动对卡帕机制激发的声模振幅和非线性饱和度的影响。我们感兴趣的是确定所需的物理条件，导致淬火的振荡对流。研究方法：我们计算对流脉动耦合的二维非线性模拟（DNS），其中振荡由一个连续的物理过程维持：卡帕机制。由于频率分析和投影的物理场到声学子空间，我们研究了对流运动如何影响不稳定的径向振荡。结果如下：取决于初始物理条件，获得两个主要行为：（i）或者不稳定的基本声学模式具有大幅度，携带大部分动能，并且显示出类似于纯辐射情况的非线性饱和;（i i）或者对流运动显著地影响仍然非常弱的模式幅度。在第二种情况下，对流正在抑制声振荡。我们解释这些差异的密度对比度的差异：较大的分层导致较小的对流羽流，不影响太多的纯径向模式，而大尺度的涡流可能会淬灭振荡。
2011-01-03 astro-ph.SR
The variability of Betelgeuse explained by surface convection
针对参宿四短周期变异性起源的争议，研究利用10年光谱偏振数据，通过Lomb-Scargle周期图分析发现其线偏振信号与测光变异性存在相似周期，证实该变异性由表面对流而非径向脉动引起。
2024-10-11 astro-ph.SR
2-D and 3-D Models of Convective Turbulence and Oscillations in Intermediate-Mass Main-Sequence Stars
我们提出了多维建模的对流和振荡的主序星比太阳质量稍大，使用三种不同的方法：1）使用3-D平面StellarBox辐射流体动力学代码来模拟信封对流区和辐射区的一部分。我们的目标是研究恒星脉动与包层中湍流对流的相互作用，声学模式的激发以及对流过冲的作用; 2）应用球形三维MHD ASH（Anelastic Spherical Harmonics）程序模拟核心对流和辐射区。我们的目标是确定是否核心对流可以激发低频重力模式，从而解释一些混合γ Doradus/三角洲Scuti变量的低频率的存在，对于这些变量，包层对流区太浅，对流阻塞机制无法驱动重力模式; 3）应用ROTORC二维恒星演化和动力学程序计算了不同初始自转速率和核对流超调程度下的恒星演化。这些非球形模型的非径向绝热脉动频率计算使用2-D脉动代码NRO。我们提出了新的见解脉动恒星的一至两个太阳质量的多维建模。
2016-05-14 astro-ph.SR
Limits on Mode Coherence Due to a Non-static Convection Zone
脉动的标准理论处理恒星模型中无穷小扰动的频率和增长率。被计算为线性驱动的模式应随时间按指数增加其振幅;通常观察到的振幅几乎恒定的事实证明，非线性机制抑制了有限振幅脉动的增长。模型预测DAV对流区的质量对温度非常敏感（即，$M_{\text{CZ}} \propto T_{\text{eff}}^{-90}$）导致甚至“小振幅”的放大器也可能经历显著的非线性效应。特别地，有限振幅g模式脉动的外转折点可以随局部表面温度而变化，产生与驻波所需的相位稍微异相的反射波。这可能导致模式的相干性的缺乏以及其全局幅度的减小。我们计算这种效果的具体例子的大小，并讨论开普勒和K2观测的背景下的结果。
2019-02-14 astro-ph.SR
Multidimensional realistic modelling of Cepheid-like variables-II: Analysis of a Cepheid model
非局部的，随时间变化的对流模型已被用来解释的位置，在造父变星的双模式脉动的HR图，以及红边的不稳定带的存在和位置。这些属性对模型参数高度敏感。我们使用2D辐射流体动力学模拟与现实微观物理和灰色辐射传输模型的短周期造父变星。模拟结果表明，对流区的强度变化显着的脉动周期，并表现出相对于半径的变化相移。我们评估的对流通量和最常见的对流模型预测的功积分。结果表明，在一个脉动周期内，模型参数$α_{\rm c}$必须以超过2的因子变化，以匹配从模拟中获得的对流通量。为了使在He II对流区和下面的过冲区上积分的对流通量一致，该参数必须以高达$\sim 7.5$（Kuhfürklchen）的因子变化。然后，我们提出的对流和过冲区的径向对称和波动量的能量学的结果。通过静态、一维甚至简单的时间依赖模型来成功地对这种情况进行建模似乎极具挑战性。我们的结论是，需要显着的改进，使预测的基础上更强大的一维模型，并提高从他们得出的对流脉动耦合的结论的可靠性。多维模拟可以为发展对流描述提供指导，然后应用于传统的一维建模。
2015-02-24 astro-ph.SR
Convection and oscillations
在这篇关于恒星对流动力学的简短评论中，我讨论了以下目前非常热门的问题：（1）雷诺应力和非绝热性对类太阳脉动频率的表面效应，以及（2）用不同的随时间变化的对流公式计算红巨星中随机激发振荡的振荡模式寿命。
2010-07-24 astro-ph.SR
Excitation of stellar pulsations
在这篇评论中，我提出了一个概述，我们目前的理解的物理机制，负责激发脉动的恒星表面对流区。这些通常是较冷的恒星，如盾牌座δ恒星，以及支持类似太阳振荡的恒星。
2011-12-30 astro-ph.SR
Convection and Overshoot in models of gamma Doradus and delta Scuti stars
我们研究了以$δ$ Scuti变星和$γ$ Doradus变星为代表的恒星模型的脉动性质。我们已经计算了一个网格的恒星模型从1.2到2.2 M $_{\odot}$，包括旋转和对流过冲的影响，使用MESA，我们调查这些模型的脉动特性，使用GYRE。我们讨论了可观察到的模式的频率间隔为$p$模式和周期间隔为g模式。使用g模式周期间隔中的可观测模式，可以在观测上约束模式的对流过冲和旋转。我们还计算了网格中所有模型的脉动常数（Q），并研究了对流过冲和旋转的变化。径向模的Q值的变化可以用来限制对流过冲和该区域恒星的旋转。作为一个测试案例，我们将这种方法应用到22个高振幅$δ$ Scuti星（HADS）的样本，并提供估计的对流过冲的样本。
2017-09-20 astro-ph.SR
Pulsation harmonics reveal the origin of the century-old Blazhko effect
Institute of Theoretical Physics, Shanxi University（山西大学理论物理研究所）；State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Shanxi University（山西大学量子光学技术与器件国家重点实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
研究天琴座RR型变星的布拉日科效应百年未解之谜，利用开普勒短周期测光法，通过识别“失谐谐波”，将其与对流包层底部联系，解释该效应源于恒星包层湍流对流准周期变化，建立相关观测框架。
2026-07-15 astro-ph.SR
A new dimension in the variability of AGB stars: convection patterns size changes with pulsation
本研究利用VLTI的PIONIER仪器对富氧AGB星R Car进行两个历元的红外观测，发现其表面对流结构尺寸随脉动周期中恒星膨胀而增大，验证了基于太阳对流的理论预测，凸显对流在AGB星动力学中的作用。
2024-05-16 astro-ph.SR
Non-linear modelling of beat Cepheids: Resonant and non-resonant models
双周期造父变星脉动现象仍然知之甚少。最近，我们重新讨论了用非线性流体编码器模拟双周期脉动的问题。我们表明，公布的非共振双模模型是不正确的，因为他们排除了负浮力的影响。目标。我们继续努力验证包含负浮力的Kuhfuss单方程对流模型是否能再现造父变星的双周期脉动。方法.使用直接的时间积分Hydrocode，它实现了Kuhfuss对流模型，我们寻找稳定的双周期造父变星模型。我们寻找的模型脉动的基本和第一泛音模式（F+1O），以及在两个最低阶泛音（1O+2O）。在后一种情况下，我们专注于复制双泛音造父变星的大麦云（LMC）。结果我们已经发现了两种类型的全振幅非线性拍造父变星模型，F+1O和1O+2O。在F+1O模型的情况下，拍频脉动最有可能是由三模共振2 ω_1 = ω_0 + ω_2引起的，而在双泛音模型中，根本机制（共振或非共振）不能毫无疑问地被识别。然而，在我们的调查中发现的双周期模型只存在于狭窄的周期范围内，不能解释大多数观测到的双周期物体。结论.在几乎没有疑问的情况下，我们得出结论，目前的一维一方程对流模型无法再现大多数观测到的拍造父变星。在现有脉动式流体编码器的缺点中，对流处理简单似乎是最严重的一个。越来越多的证据表明造父变星中存在非径向模式，这表明还应该研究径向模式和非径向模式之间的相互作用。
2010-08-23 astro-ph.SR
Limits on Mode Coherence in Pulsating DA White Dwarfs Due to a Non-static Convection Zone
脉动的标准理论处理恒星模型中无穷小扰动的频率和增长率。被计算为线性驱动的模式应随时间按指数增加其振幅;通常观察到的振幅几乎恒定的事实证明，非线性机制抑制了有限振幅脉动的增长。模型预测，脉动氢大气（DAV）白矮星中对流区的质量对温度非常敏感（即，$M_{\rm CZ} \propto T_{\rm eff}^{-90}$），导致即使是低幅度放大器也可能经历显著的非线性效应。特别地，有限振幅g模式脉动的外转折点可以随局部表面温度而变化，从而产生与驻波所需的相位不同的反射波。这可能导致模式缺乏相干性并降低其全局振幅。在本文中，我们表明：（1）计算出的模式是否传播到对流区的底部是其在傅立叶谱中的宽度的准确预测因子，（2）由来自外转折点的反射产生的相移足够大以产生显著的阻尼，以及（3）预测振幅和周期从不稳定带的蓝边缘到中间增加，并且随后随着接近红色边缘而减小。这种振幅的减小与观测数据一致，而周期的减小还没有得到系统的研究。
2020-01-14 astro-ph.SR
Multidimensional realistic modelling of Cepheid-like variables. I: Extensions of the ANTARES code
我们已经扩展了ANTARES代码模拟耦合的脉动对流造父变星在一个越来越现实的方式，特别是在多维，2D在这个阶段。现今的径向脉动恒星模型假设径向对称，并通过包含特设闭包的模型方程和几乎不知道其值的参数，包括脉动对流相互作用。我们打算构建更加真实的造父变星多维模型。在本文件中，一系列的第一，我们描述了基本的数值方法，以及它是如何被这些对象的物理性质，有时是更多，有时不太明显的动机。- 为了构造合适的模型，引入了与平均径向速度共同运动的极坐标网格，以优化不同脉动相位的径向分辨率。网格被径向拉伸，以占空间尺度的变化，由于垂直分层和一个新的网格细化方案被引入到解决的上部，氢电离区的温度梯度是最陡的。我们表明，模拟是不保守的，当使用原来的加权基本上无振荡的方法在ANTARES实现，并推导出一个新的计划，它允许保守的时间演化。扩散的数值近似遵循相同的原理。此外，辐射转移求解器已被修改，以提高并行计算机上的计算效率。我们表明，这些改进的ANTARES代码可以用于现实的模拟造父变星的对流脉动相互作用。我们讨论了几个模型，其中包括上42%的造父变星沿其径向坐标的属性，假设不同的开口角，并适合于对流和脉动的深入研究。
2012-09-13 astro-ph.SR
3D and Some Other Things Missing from the Theory of Massive Star Evolution
这是一个321维恒星对流近似的草图，它是非局部的，因此具有非零的KE通量（将在其他地方发表更详细的内容）。边界条件在流体动力学背景下讨论（即，分析了过冲、反流和夹带的预测）。我们计划将其作为一个选项添加到MESA中。包含KE通量似乎有助于解决太阳丰度问题（Asplund 2009）。较小的核心可能会缓解核心坍缩超新星模拟的爆炸问题。
2014-08-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Properties of self-excited pulsations in 3D simulations of AGB stars and red supergiants
本研究利用CO5BOLD三维辐射流体动力学“盒中恒星”模拟，分析AGB星和红超巨星的自激脉动周期及其与恒星参数的关系，并提出质量估算公式。
2024-07-04 astro-ph.SR
Bridging theory and observations in stellar pulsations: The impact of convection and metallicity on the instability strips of Classical and Type-II Cepheids
研究利用MESA-RSP探讨对流物理和金属丰度对造父变星不稳定带的影响，发现包含湍流参数能更好匹配观测边界，约90%恒星落在预测范围内，为校准对流参数及理解造父变星宇宙学作用提供新见解。
2024-04-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
Self-Consistent Nonlinear Classical Cepheid Pulsations During Stellar Evolution with MESA
Yale University（耶鲁大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；State University of New York at Oswego（纽约州立大学奥斯威戈分校）
本文通过在MESA中引入涡旋粘滞阻尼，实现了对恒星演化的自洽非线性经典造父变星脉动的模拟，展示了MESA-star与MESA-RSP模块的物理一致性，并为未来研究提供了新的方法。
2026-03-16 astro-ph.SR
Calibration of the convective parameters in stellar pulsation hydrocodes
尽管由于计算性能的快速增长，出现了二维和三维模型，但用于模拟径向恒星脉动的数值水文代码仍然应用没有任何实际大气的一维恒星包络模型，其中一个显着的改进是包含湍流对流。然而，湍流对流是在产生脉动的电离区附近的固有多维物理过程。这些过程的一维描述只能根据涉及几个未确定的无量纲参数的简化理论考虑来近似。在这项工作中，我们面对两个一维数值代码，即布达佩斯-佛罗里达代码（BpF）和MESA径向恒星脉动模块（RSP），与径向速度观测的几个非调制RRab星的M3球状星团和指定的待定对流参数的测量数据为两个代码独立。我们的测定表明，一些参数依赖于有效温度，这是第一次在这项工作中建立的依赖关系，我们也发现了一些参数之间的简并。这一过程作为副产品的建议，最近广泛使用的研究人员通过MESA包的公开可用的RSP代码的参数。这项工作是准备工作的一部分，以建立一个理论框架，以便在一维模型结果的基础上取得进展，将它们与多维模型结合起来，进一步详细分析物理过程。
2023-03-21 astro-ph.SR
Three-equation turbulent convection models in classical variables
ELTE Eötvös Loránd University（厄特沃什·罗兰大学）；HUN-REN Research Centre for Astronomy and Earth Sciences（匈牙利研究科学院天文学与地球科学研究院）；Konkoly Observatory（孔科利天文台）；MTA Centre of Excellence（匈牙利科学院卓越中心）；Eötvös Loránd University, Institute of Physics and Astronomy（厄特沃什·罗兰大学物理与天文学研究所）；MTA–HUN-REN CSFK Lendület "Momentum" Stellar Pulsation Research Group（匈牙利研究科学院天文学与地球研究院脉冲星研究小组）
本文将Kuhfuss的三式湍流对流模型应用于径向恒星脉动建模，通过引入非局部方程和改进的闭合方法，提高了对多维结果的近似精度。
2026-01-08 astro-ph.SR
On the effect of turbulent anisotropy on pulsation stability of stars
在非定域含时恒星对流理论框架下，详细研究了湍流各向异性对恒星脉动稳定性的影响。结果表明，各向异性对g模和低阶（径向阶$n_\mathrm{r}<5$）p模的脉动稳定性没有显著影响。湍流各向异性的影响随着径向阶数的增加而增加。当忽略湍流各向异性时，低温星的大部分高阶（$n_\mathrm{r}>5$）p模都变得不稳定。幸运的是，在各向异性参数$c_3$的较宽范围内，恒星脉动稳定性对$c_3$的具体值并不敏感。因此可以说对流参数$c_3$的定标误差不会对恒星脉动稳定度的计算产生任何不确定性。
2018-08-29 astro-ph.SR
Current problems in stellar pulsation theory
随着空间飞行任务的出现，过去十年在星震学和恒星物理学方面取得了重大进展。由于目前振荡光谱的丰富性和精确性，复杂的地震探测技术现在使我们能够精确地确定我们目前恒星结构和演化模型的局限性。然而，地震诊断的准确性取决于脉动模型的准确性。在类太阳振荡中，不准确性的主要来源来自近地表层，在那里振荡是非绝热的，并且与湍流对流强烈耦合。一些脉动恒星旋转得很快，在模拟它们的脉动时必须准确地考虑到这一点。在其他情况下，磁场或动态潮汐可能会发挥一定的作用。本文对星震学的成就和局限性作一综述。
2019-01-25 astro-ph.SR
Near-infrared spectro-interferometry of Mira variables and comparisons to 1D dynamic model atmospheres and 3D convection simulations
我们共获得了20个近红外K波段光谱干涉快照观测的米拉变量o Cet，R狮子座，R Aqr，X Hya，W Vel，和R Cnc的光谱分辨率约为1500。我们比较了观测到的通量和可见度光谱与CODEX 1D动态模型大气的预测和基于CO5BOLD 3D动态模型大气（包括对流）的方位平均强度。我们的可见度数据证实了存在的空间扩展的分子大气位于以上的连续半径与大规模的不均匀性或团块，贡献了百分之几的总流量。不均匀性或团块的详细结构在3个月及以上的时间尺度上显示出变异性。这两种建模尝试都对我们的数据提供了令人满意的拟合。特别是，它们都是一致的观察到的可见度功能在水汽和CO的分子带的减少，表明空间扩展的分子大气。观测变异性阶段大多与最佳拟合CODEX模型一致，但接近最大值阶段除外，在接近最小值阶段，数据可以更好地描述。从模型拟合得出的Rosseland角直径在基于1D和3D模型的角直径之间以及与早期观察结果之间大致一致。我们推导出的基本参数，包括绝对半径，有效温度，和我们的源的光度。我们的研究结果提供了第一个观测支持的理论结果，在三维CO5BOLD模型的AGB星的对流和脉动引起的冲击大致球形膨胀和类似的性质，在一维CODEX模型的自激脉动。与红超巨星不同的是，脉动和冲击引起的动力学可以使米拉变星的分子大气悬浮到与观测一致的范围。
2016-01-11 astro-ph.SR
Theoretical RR Lyrae Instability Strip from MESA-RSP Pulsation models and updated BaSTI Evolutionary Tracks
INAF-Osservatorio astronomico di Capodimonte（意大利国家天体物理研究所卡波迪蒙特天文台）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（大学间天文学与天体物理学中心）；INFN – Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；INAF – Osservatorio Astronomico di Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)—Sez. di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
本研究利用MESA-RSP脉动模型和更新BaSTI演化轨迹，计算RR Lyrae星理论不稳定带边界及PLZ/PWZ关系，发现边界与关系依赖脉动模式、金属丰度及对流方案，无单一对流方案在所有观测平面上最优。
2026-10-02 astro-ph.SR
Astrometric modeling of unresolved variable binary systems. II. Application to Gaia epoch astrometry of nearby pulsating and convective red giants
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）；French-Chilean Laboratory for Astronomy, IRL 3386, CNRS and U. de Chile（法智利天文学联合实验室，法国国家科学研究中心和智利大学）
该研究扩展了未分辨演化双星的天体测量模型，结合开普勒光心运动等，测试纳入红噪声协方差矩阵的检索框架，可从盖亚历元天体测量恢复近距未分辨 AGB 双星的可靠轨道与天体测量参数。
2026-09-01 astro-ph.SR
RR Lyrae Pulsation Theory
天琴座RR型星作为距离指示星和恒星星族示踪星具有重要的作用。在这种情况下，准确的脉动模型的建设是至关重要的，以了解所观察到的性质，并限制这些脉动恒星的内部参数。自20世纪中叶以来，人们已经知道了驱动天琴座RR型星脉动的物理机制，并且在过去的几十年中，人们在构建越来越精细的脉动模型方面做了许多努力。特别是，非线性脉动模型，包括一个非本地的时间依赖的对流处理，如最初在洛斯阿拉莫斯在七十年代开发的，使我们能够重现所有相关的径向脉动观测值，并建立精确的关系和方法来约束恒星的内在属性和这些变量的距离。本文将介绍通过这类模式获得的RR型Lyonian脉动的最新结果，并讨论一些仍有争议的问题。
2009-09-04 astro-ph.SR
Numerical simulations of the kappa-mechanism with convection
对流和脉动之间的强耦合被认为在经典造父变星不稳定带红边附近的不稳定模式消失中起着重要作用。由于时变对流的平均场模型依赖于弱约束参数，我们通过对kappa机制的二维直接数值模拟（DNS）来解决这个问题。使用线性稳定性分析，我们首先确定的物理条件有利于卡帕机制发生在一个纯辐射层。然后，通过相应的DNS确认了不稳定带和不稳定模式的非线性饱和。接下来，我们提出了新的模拟与对流，对流区和驱动区重叠。对流运动和声学模式之间的耦合，然后通过使用投影到一个声学子空间。
2010-01-05 astro-ph.SR
Evidence for granulation in early A-type stars
光谱类型早于F0的恒星在主序星上（或接近主序星）长期以来被认为缺乏可观测的表面对流，尽管A型恒星的演化模型确实预测了非常薄的表面对流区。我们提出了两个光谱类型为A2的盾牌座三角洲恒星：HD 174936和HD 50844的颗粒化证据。最近对基于空间的CoRoT（对流，旋转和行星凌日）数据的分析揭示了这些恒星的测光中的大约1000个频率。频率被解释为单独的脉动模式。如果是真的，一定有大量的非径向模式的非常高的程度l，应遭受抵消效应的磁盘集成测光（即使是高空间为基础的精度）。HD 174936和HD 50844中所有频率的p模式解释取决于白噪声（与频率无关）的假设。我们对数据的独立分析提供了另一种解释：傅立叶光谱中的大多数峰值是非白色颗粒背景噪声的特征，并且每个恒星中只有不到100个频率是实际的恒星p模式。我们发现粒化的时间尺度是一致的标度关系，描述较冷的恒星与已知的表面对流。如果颗粒解释是正确的，在最近的研究中报道的数百个低振幅傅立叶峰被错误地解释为独立的脉动模式和一个显着较低的频率数与脉动，符合只有低程度的模式。
2010-01-27 astro-ph.SR
Stellar pulsations of solar-like oscillators with CoRoT and Kepler
今天，由于CoRoT和开普勒空间任务提供的观测，星震学正在进入黄金时代。特别是，我们将在理解类太阳振荡星的结构和演化方面取得重大进展。这些恒星具有由近表面对流随机激发的声学模式。由于这两个任务已经提供的观测结果，我们已经探测到几百颗恒星在主序星中显示出类似太阳的振荡，在红巨星分支中有几千颗。在这里，我给一个概述的最重要的结果，从两个任务的恒星物理学和潜在的使用asteroseismology的特点恒星窝藏行星的现状。
2010-12-31 astro-ph.SR
Evolution, pulsation and period change in the Cepheid SZ Tau
这项研究致力于径向脉动人口I造父变星的质量从5.4至6 Msun。以初始条件作为计算演化序列的核心氦燃烧模型，求解了非线性恒星脉动的辐射流体动力学方程和湍流对流方程。对于每一个初始质量值，我们认为恒星演化从零年龄的主序中心氦耗尽与三个值的对流过冲参数：aov=0.1，0.15和0.2。对于脉动周期为3.149天的造父变星SZ Tau，只有在aov=0.1和aov=0.15时才能建立模型。恒星处于不稳定带第二次穿越的演化阶段，并在第一泛音中脉动，就在基模和第一泛音之间的边界附近。该恒星的质量、半径和年龄分别为5.46 <= M/Msun <= 5.75，41.5 <= R/Rsun <= 42.3和6.9e7 yr <= t <= 8.0e7 yr。预测的周期变化率为-0.4秒/年。
2015-07-16 astro-ph.SR
Pulsations and Hydrodynamics of Luminous Blue Variable Stars
亮蓝变星表现出的行为范围从几十天时间尺度上的光变曲线“微变”，到伴随着每年高达10 e-03太阳质量的质量损失的“爆发”，几十年的时间间隔，到“巨大的爆发”，如在船底座伊塔看到的喷射一个或多个太阳质量，并在几个世纪的时间尺度上重复出现。在这里，我们回顾了洛斯阿拉莫斯小组自1993年以来的工作，研究脉动和大质量恒星的不稳定性，使用线性脉动模型和非线性流体动力学模型。该模型预测可能与微变化相关的脉动变化。使用非线性脉动流体动力学代码与时间相关的对流处理，我们表明，在某些情况下，爱丁顿限制超过定期在恒星的信封的脉动驱动区域，加速外层，也许启动质量损失或LBV爆发。我们讨论如何脉动和质量损失可能是负责的位置的汉弗莱斯-戴维森极限的H-R图。然而，“大爆发”必须涉及恒星核心更深的区域，才能导致如此大量的物质喷出。我们回顾并提出了一些可能的解释，包括重力模式的混合，长期不稳定性，SASI机制，或为II型超新星提出的不稳定性。我们概述了未来的工作，并需要恒星建模能力来调查这些可能性。
2014-02-02 astro-ph.SR
A test of time-dependent theories of stellar convection
内容：造父变星靠近经典不稳定带的红边，声振荡和对流运动之间发生耦合，最好的局部模型，说明这种耦合依赖于一维时间依赖对流（TDC）的配方。然而，其内在的弱点来自于大量的无约束的自由参数进入湍流对流的描述。目的：我们比较了两个广泛使用的TDC模型与第一个二维非线性直接数值模拟（DNS）的对流-脉动耦合的声学振荡是自我维持的卡帕机制。研究方法：在Stellingwerf和Kuhfuss TDC配方中出现的自由参数使用chi 2检验进行约束，该检验具有随时间变化的对流通量，该对流通量在具有卡帕机制的高度可压缩对流的非线性模拟中演变。结果：本文强调了TDC模型的一些固有局限性，即自由参数的时间变异性和非普适性。更重要的是，在这些限制，Stellingwerf的形式主义被发现给更好的空间和时间协议的非线性模拟比Kuhfuss的。因此，它可能是首选的一维TDC水代码或恒星演化代码。
2011-03-16 astro-ph.SR
An In-Depth Spectroscopic Analysis of RR Lyr Variations over the Pulsation Cycle
RR型天琴座恒星的恒星参数在一个脉动周期内变化很大，它们的确定对恒星建模至关重要。我们提出了一个详细的光谱分析的脉动星RR天琴座，其类的原型，在一个完整的脉动周期，高分辨率的光谱收集在2.7米望远镜的麦克唐纳天文台的基础上。我们使用同步光度测定法来确定每个光谱的准确脉动相位，并确定每个相位的有效温度、取决于深度的微湍流速度的形状以及几种元素的丰度。表面重力固定为2.4。元素丰度从我们的分析是稳定的脉动周期。然而，在最小半径附近观察到电离平衡的变化。我们把这主要归因于对表面引力有贡献的动力学加速度。在时间尺度上比脉动周期更长的可变湍流对流被认为是造成Blazhko效应的原因。我们在一定程度上测试这一假设，通过使用派生的变量依赖于深度的微湍流速度分布，以估计其对恒星星等的影响。这些效应是波长依赖性的，并且比在Blazhko周期上观察到的光变化小得多：如果湍流运动的变化完全是Blazhko效应的原因，那么它们必须超过微湍流速度所覆盖的尺度。这项工作证明了在整个脉动周期使用静态大气模型的自洽光谱分析的可能性，提供一个考虑到快速脉动大气的某些功能。
2014-10-16 astro-ph.SR
The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods
本文将参宿四的四个脉动周期识别为径向基频至三阶泛音，并通过线性非绝热脉动模型推断其正处于核心碳燃烧晚期，可能是下一颗银河系II型超新星。
2023-09-26 astro-ph.SR
Combining observational techniques to constrain convection in evolved massive star models
最近的恒星演化计算表明，质量在20 - 30 Msun之间的大质量恒星在其生命的两个不同阶段位于赫罗图的蓝超巨星（BSG）区域：在主序之后（MS，第1组）和在红超巨星阶段之后的蓝向演化期间（第2组）。从观测到的变星BSG（天鹅座α变星）的一个子群的脉动性质，我们可以推断这些恒星属于第2组。然而，很难同时拟合观测到的这些恒星的表面丰度和重力，这就限制了大质量恒星中化学物质传输的物理过程。我们将在这里表明，表面丰度是非常敏感的物理对流，特别是中间对流壳的位置，出现在点火的氢壳燃烧后MS。我们的研究结果表明，使用勒杜标准来确定对流区域的恒星模型导致更好的拟合α Cyg变量的表面丰度比史瓦西之一。
2014-08-24 astro-ph.SR
The shock-heated atmosphere of an asymptotic giant branch star resolved by ALMA
我们目前对类太阳恒星演化末期的化学和质量损失过程的理解，关键取决于对扩展恒星大气中对流、脉动和冲击的描述。三维流体动力学恒星大气模型提供了观测预测，但到目前为止，解决方案，以约束复杂的温度和速度结构中看到的模型一直缺乏。在这里，我们提出了亚毫米波连续谱和线观测，解决了大气的渐近巨星分支星W Hya。我们发现，热气体的色球特征存在的恒星周围。它的填充因子被证明是小的。这种气体的存在要求激波的冷却时间比通常假设的要长。一个冲击热层将是恒星对流、脉动和化学模型的重要组成部分，这些模型是我们目前对恒星演化后期理解的基础。
2017-11-03 astro-ph.SR
Testing excitation models of rapidly oscillating Ap stars with interferometry
快速振荡的Ap星是独特的天体，它们提供了研究许多重要物理现象之间相互作用的潜力，特别是脉动，磁场，扩散和对流。然而，对这些恒星中观测到的脉动是如何激发的简单理解仍在进行中。在这项工作中，我们进行了测试，什么可能是最广泛接受的激发理论，这一类的恒星辐射。该测试是基于对该类成员的一个子集的研究，由于干涉测量法，可以获得关于基本参数的严格数据。在这项研究中考虑的四颗恒星中，我们发现，线性，非绝热模型与包络对流抑制周围的磁极可以重现以及观察到的振荡的频率区域。对于我们样本中的第四颗星，没有发现一致性，这表明必须考虑新的激发机制。对于三颗恒星，其观测到的频率可以解释所讨论的激发模型，我们推导出对流必须被抑制的区域的最小角范围。最后，我们发现，在这些模型中的模式预计将被激发的频率区域是非常敏感的恒星半径。这开启了有趣的可能性，可以通过模型预测和观测之间的比较来确定其他目标中的该量和相关量，例如有效温度或发光度，而这些参数尚未很好地确定。
2013-10-11 astro-ph.SR
Multi-mode Pulsations in AGB Stars: Insights from 3D RHD CO5BOLD Simulations
本研究利用3D RHD CO5BOLD模拟研究AGB恒星的多模式脉动，识别径向与非径向模式及模式切换，成功再现P-L关系，揭示对流与振荡耦合驱动的非线性脉动行为。
2025-05-12 astro-ph.SR
Fingering convection induced by atomic diffusion in stars: 3D numerical computations and applications to stellar models
已知富铁层是通过重力沉降和辐射悬浮的结合在恒星表面下形成的。它们的存在、性质和详细结构会影响各种恒星脉动模式的激发过程，因此必须仔细建模，以便更好地解释开普勒星震数据。本文研究了A型星中原子扩散和指状对流的相互作用及其在铁积累层建立和演化中的作用。要做到这一点，我们使用的指状对流的三维理想化的数值模拟，和一维现实的恒星模型相结合。使用三维模拟，我们首先验证了Brown等人最近提出的指状对流的混合处方。（2013），并确定了哪些系统参数（铁的总质量，铁扩散率，热扩散率等）。在地层的整体演化中发挥作用。然后，我们在Toulouse-Geneva Evolution代码中执行Brown等人（2013）的处方，以研究恒星表面下铁丰度分布的演变。我们发现，正如Théado等人（2009）首次讨论的那样，当忽略氦的同时沉降时，这种积累迅速导致平均分子量分布的反转，然后驱动指状对流。后者将铁与周围的材料非常有效地混合，并且产生的铁层非常脆弱。然而，考虑到氦沉降，部分稳定了铁的轮廓，对指状对流，和一个大的铁过剩可以积累。结果，不透明度也显著增加，在某些情况下最终触发动力对流。
2014-07-05 astro-ph.SR
Classical Cepheid Pulsation properties in the Rubin-LSST filters
本研究基于不同金属丰度下的经典造父变星脉动模型，推导出Rubin-LSST滤光系统中的周期-光度-颜色等理论脉动关系，并发现其受质光关系和化学组成影响显著，为距离测定和金属丰度修正提供工具。
2024-02-08 astro-ph.SR
Asteroseismic Constraints on the Models of Hot B Subdwarfs: Convective Helium-Burning Cores
热B次矮星（sdB星）中非径向脉动的星震学提供了一个独特的视角来观察核心氦燃烧恒星的内部。地面和星载高精度光变曲线允许分析压力和重力模式脉动，以探测对流核心深处sdB恒星的结构。因此，星震学分析提供了一个极好的机会来检验我们对恒星演化的理解。由于sdB星和红团簇星的星震学的最新限制，一维恒星演化模型中对流混合的标准方法受到了质疑。问题在于目前对对流边界处的过冲和卷吸的处理。不幸的是，没有一致的对流混合算法存在来解决这个问题，引入不确定性的恒星年龄的估计。恒星对流的三维模拟显示了超调区和边界层的自然发展。在一维恒星演化模型中寻找一致的对流公式时，三维模拟和星震学结果的指导是必不可少的。
2016-12-08 astro-ph.SR
Global 3D radiation-hydrodynamical models of AGB stars with dust-driven winds
恒星风的对流和质量损失是形成渐近巨星分支恒星及其演化的两个动力学过程。观测和早期的3D模型表明，巨大的对流单体导致了高对比度的表面强度模式，并有助于尘埃云的起源。我们研究的形成和由此产生的属性的尘埃驱动的风从AGB星，使用新的全球3D模拟。用CO 5 BOLD程序模拟了两颗M型AGB星的动力学内部结构、大气层和风加速区。这些第一个全球3D模拟是基于频率相关的气体不透明度，它们具有硅酸盐颗粒随时间变化的冷凝和蒸发。对流和脉动自洽地出现，使我们能够推导出风的特性（例如，质量损失率和流出速度），而不依赖于这些过程的参数化描述。与纯径向脉动的一维模型相比，三维模型中由对流和脉动引起的激波覆盖了大部分，但不是整个球体，导致大气层的斑块状非球形结构。由于尘埃的凝结主要取决于气体的密度，新的尘埃云主要形成在大气冲击的密集尾迹中，在那里尘埃可以有效地生长。由此产生的新形成的尘埃的cluerous分布导致了复杂的三维形态的扩展大气和风加速区，同时流入和流出区域接近恒星。高度非球形的等温线和恒星附近的短寿命冷气袋是突出的特征。有效的尘埃形成比温度的球形平均值更接近恒星，在密集的区域，晶粒生长速度高于平均水平。
2023-01-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Sub-surface convection zones in hot massive stars and their observable consequences
我们研究了大质量恒星外层的对流区，这些对流区是由与铁和氦电离有关的不透明度峰引起的。我们确定这些对流区的恒星参数的函数的发生和属性。然后，我们面对我们的结果与OB星的观测。用恒星演化程序计算了不同金属丰度的大质量恒星模型网格。在这些模型中，混合长度理论被用来描述包络对流区。我们发现，铁对流区（FeCZ）是更突出的低表面重力，高光度和高初始金属丰度。对于银河系、大麦哲伦星云和南麦哲伦星云，当光度分别低于$10^{3.2}\Lsun$、$10^{3.9}\Lsun$和$10^{4.2}$ \Lsun $时，它是不存在的。我们映射的强度的FeCZ的赫兹-罗素图的三种金属丰度，并比较这与发生在O型星的观测现象：微湍流，非径向脉动，风聚集，和线轮廓的变化。所有这三个趋势的确认FeCZ作为恒星参数的函数，由经验的微湍流速度认为，在O型和B型恒星的光球亚光球对流运动和小规模的随机速度之间的物理连接。我们进一步认为，在OB星的风的内部的聚集可能是由相同的机制，并在FeCZ产生的磁场可以出现在OB星的表面诊断的紫外线吸收线的离散吸收分量。
2009-03-11 astro-ph.SR
