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
The Contour Method: a new approach to finding modes of non-adiabatic stellar pulsations
等高线法是计算恒星非绝热脉动频率的一种新方法。这些频率可以通过求解由线性非绝热恒星脉动方程构造的特征方程的复根来找到。复根求解器需要每个非绝热根的初始试验频率。获得初始试验频率的标准方法是使用恒星的绝热脉动频率，但这种方法可能无法收敛到非绝热根，特别是当脉动的增长和/或阻尼率变得很大时。轮廓方法提供了一种替代的方式获得初始试验频率，鲁棒收敛到非绝热根，即使是非常非绝热脉动，从而大的增长/阻尼率的恒星模型。我们描述了在GYRE恒星脉动程序中实现的等高线方法，并用它计算了$10\,\rm{M_{\odot}}$和$20\,\rm{M_{\odot}}$的$β$造父星模型和一个$0.9\,\rm{M_{\odot}}$极端氦星模型的非绝热脉动频率。
2020-07-21 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
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
Non-adiabatic pulsations in ESTER models
解释快速旋转恒星脉动的最大挑战之一是模式识别，即正确匹配理论模式与观测到的脉动频率。事实上，最新的观测和当前的理论结果表明，这些恒星的脉动光谱非常复杂，而且缺乏容易识别的模式。在目前的贡献，在这种脉动的非绝热效应的最新结果进行了描述，我们展示了如何识别模式时，这些发挥作用。这些计算充分考虑了快速旋转的影响，包括离心变形，并基于ESTER项目的模型，目前唯一满足能量守恒方程的快速旋转模型，这是计算非绝热效应的先决条件。非绝热效应决定了哪些模式被激发，并在近表面脉动引起的温度变化中起关键作用，这些温度变化会影响多色振幅比和相位差以及线轮廓变化。
2017-10-20 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
On Nonlinear Radial Adiabatic Pulsations of Polytropes
在[arXiv：1312.1118]中，作者找到了描述多面体径向绝热脉动的形式级数。这些系列包括一个时间依赖的功能，未知的。如果一个多面体是均匀的这个功能是可获得的;它是由著名的方程Bhatnagar和Kothari。在目前的工作中，它表明，脉动的一个多面体与近平衡分层描述了相同的方程。这些脉动是非线性的，它们的周期不等于标准模型的周期。求出了微小脉动的周期，并利用它们导出了周期-质量-半径关系。这个关系被用来估计11个已知半径的造父变星的质量;所有发现的质量都在5到11个太阳质量之间，与恒星演化理论的结果很好地相关。
2014-02-16 astro-ph.SR
Entropy in adiabatic regions of convection simulations
恒星模型中最大的不确定性来源之一是由恒星包层中对流的处理引起的。一维恒星模型通常采用混合长度或等效近似来描述对流，这一切都依赖于各种自由参数。有人试图通过使用恒星对流的3D辐射流体动力学模拟来纠正这一点，并试图从模拟中提取等效的混合长度。在本文中，我们表明，熵的更深，绝热层在这些模拟中可以表示为一个简单的功能的og g和日志T_{eff}，它具有潜在的校准恒星模型在一个简单的和更一般的方式。
2016-04-25 astro-ph.SR
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
Pulsational instability of yellow hypergiants
研究了星族I（X=0.7，Y=0.02）大质量恒星在氦核后主序星引力收缩期间对径向振荡的不稳定性。初始恒星质量在65 M_ \odot ~ 90 M_ \odot之间。在自激恒星振荡的流体动力学计算中，我们假设脉动恒星包层中的能量传递是由于辐射热传导和对流。对流换热是在含时湍流对流理论的框架下处理的。在恒星核氢耗尽后外层的演化膨胀过程中，当Mzams= 65 M_（\odot）和Mzams= 90 M_（\odot）的有效温度分别为Teff > 6700 K和Teff > 7200 K时，恒星对径向振荡是不稳定的。脉动不稳定性是由于氦电离区中的κ机制，并且在较低的有效温度下，由于对流显著增加，振荡衰减。在这一演化阶段，径向脉动周期的上限不超过200天。当Mzams= 65 M_ \odot和Mzams= 90 M_ \odot的有效温度分别为Teff > 7300 K和Teff > 7600 K时，超巨星的径向振荡在外层演化收缩过程中恢复。初始的径向振荡是由于第一泛音的不稳定性，在较高的有效温度下（Mzams= 65 M_ \odot时Teff > 7700 K，Mzams= 90 M_ \odot时Teff > 8200 K）发生向基模脉动的转变。演化中的蓝黄超巨星径向振荡周期的上限不超过130天。因此，黄超巨星在其演化阶段的主要部分是稳定的，不受径向恒星脉动的影响。
2011-02-18 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
The One-Zone Model of Cepheid's Pulsations by Zhevakin, Reconsidered
本文考虑了非绝热径向恒星脉动的单区模型。与Zhevakin最初的工作相反，三α过程是研究中恒星内部的基本热核聚变反应。该模型有四个无量纲数。对于真正的造父变星，这些无量纲数的大小估计。研究发现，辐射约束和热核能量产生的无量纲数都小于1，即在所研究的模型中，纯流体动力学效应占主导地位。在这种情况下，模型系统简化为众所周知的Bhatnagar和Kothari方程，该方程描述了绝热径向脉动。但该方程的解并不具有造父变星实际曲线的许多特征（如光度曲线关于中周期点的不对称性）。因此，所考虑的模型不能令人满意地描述造父变星的脉动。本文简要地讨论了构造一个适当简化的恒星脉动模型的问题。
2014-09-30 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
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
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
Pulsating low-mass white dwarfs in the frame of new evolutionary sequences: I. Adiabatic properties
一些低质量白矮星，包括所谓的极低质量白矮星中脉动的发现，为探索这些古老恒星的内部结构提供了前所未有的机会。我们提出了一个详细的绝热脉动研究这些恒星的基础上，一套新的He核心的白矮星模型的质量范围从$0.1554$到$0.4352 M_{\odot}$通过计算的非保守演化的二元系统组成的初始$1 M_{\odot}$ ZAMS星和$1.4 M_{\odot}$中子星。我们计算了绝热径向（$\ell= 0$）和非径向（$\ell= 1, 2$）$p$和$g$模式，以评估这些对象的脉动性质对恒星参数的依赖性，如恒星质量和有效温度，以及元素扩散的影响。我们发现，对于质量低于$\sim 0.18 M_{\odot}$的白矮星模型，$g$模主要探测核区，而$p$模探测包层，因此脉动提供了通过星震学约束这些恒星的核和包层化学结构的机会。另一方面，对于具有$M_* \gtrsim 0.18 M_{\odot}$的模型，$g$模式对He/H成分梯度非常敏感，因此可以用作约束H包络厚度的诊断工具。由于这两种类型的天体不仅具有非常不同的演化历史（根据其前身星是否经历过hoc-闪光），而且具有强烈不同的脉动性质，我们建议将质量低于$\sim 0.18 M_{\odot}$的白矮星定义为ELM（极低质量）白矮星，将质量低于$M_* \gtrsim 0.18 M_{\odot}$的白矮星定义为LM（低质量）白…
2014-08-28 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
A New Analysis Tool for Radial Pulsations
National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究院）；Department of Astronomy, Graduate University for Advanced Studies（高级研究大学院大学天文学系）
本文提出以波能关系作为径向脉动分析新工具，应用于大质量零年龄主序模型，揭示普通模态波能受限而奇异模态存在显著波能泄漏。
2026-10-05 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
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
Meridional Circulation From Differential Rotation in an Adiabatically Stratified Solar/Stellar Convection Zone
恒星对流区的经向环流通常不能很好地观测到，但对磁流体发电机可能是至关重要的。来自差速旋转（DR）的科里奥利力在确定纬向环流中起着重要作用。在这里，我们考虑一个在与自转轴同心的圆柱上保持恒定的恒星DR是否能驱动一个纬向环流。使用两个相关形式的控制方程，分别估计的纵向分量的旋度的纬向质量通量和涡度，我们表明，这样的DR将驱动纬向流。这是因为为了满足滞弹性质量守恒，所有DR都必须存在非球对称压力等值线，而不仅仅是与旋转轴同心的圆柱体上偏离恒定性的压力等值线。因此，如果DR存在，流体总是斜压的，因为在滞弹性系统中，扰动压力必须满足泊松型方程，以及状态方程和热力学方程。我们支持我们的定性推理与数值例子，并表明，纬向环流是敏感的大小和形式的偏离旋转常数的圆柱。该效应应存在于3D全球滞弹性对流模拟中，特别是那些由全球对流驱动的DR在剖面上接近圆柱形的模拟。对于类似太阳的DR，科里奥利力通常在每个半球驱动一个双胞环流，在高纬度地区有第二个反向流动。对于类似太阳的湍流粘性，科里奥利力产生的日冕环流比在太阳上观察到的要大得多。因此，必须至少有一个额外的力，可能是浮力，它反对的纬向流，使其振幅下降到观察值。
2013-08-21 astro-ph.SR
Oscillations of 2D ESTER models. I. The adiabatic case
最近的数值计算和理论研究表明，在快速旋转的恒星中，低阶声学模式遵循一个渐近公式，最近对快速旋转的盾牌座三角洲恒星中脉动的观测似乎与这些预期相符。然而，一个关键问题是，强烈的梯度或不连续性是否会对这种模式产生不利影响，从而阻碍其识别。其他重要的问题是如何旋转分裂的影响，预计从斜压效应的2D旋转配置文件，以及是否有可能使用这些分裂探测的旋转配置文件。因此，我们数值计算脉动模式在连续和不连续的快速旋转的2D ESTER（进化STEllaire旋转）代码产生的模型。这种光谱多域代码自洽地计算旋转廓线的斜压效应的基础上，并允许我们引入不连续性，而不会损失数值精度。脉动计算使用绝热版本的二维振荡程序（TOP）代码。的变分原理是用来确认的脉动频率的高精度，并推导出一个积分公式，密切配合的广义旋转分裂，除了当模式涉及避免交叉。这潜在地允许我们使用逆理论来探测旋转轮廓。声学毛刺理论，适用于沿岛模式的轨道推导出的射线动力学，可以正确地预测周期性的毛刺频率图案所产生的不连续性或伽玛1倾角有关的He II电离区在一些模型。渐近频率模式保持足够好的保存，有可能使其在观测到的恒星检测。
2020-10-21 astro-ph.SR
Boundary conditions for radial pulsations in AGB envelopes
研究AGB/后AGB包层中径向非绝热脉动的边界条件，通过脉动方程局部结构构建边界条件选择器框架，外边界条件主导脉动谱，内边界确保解在特定二维子空间，解释了奇异模激发率变化与外边界子空间的关系。
2026-07-23 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
Compressible turbulent convection in highly stratified adiabatic background
本文通过三维直接数值模拟研究了高度分层绝热背景下的可压缩湍流对流，发现在耗散数超过临界值时，流动呈现强烈的统计不对称性、全局热传递显著降低以及稀疏热羽流穿透现象。
2023-07-20 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Stellar oscillations. II The non-adiabatic case
由于MOST、CoRoT和Kepler等空间飞行任务，实现了飞跃。他们提供了丰富的观测数据，更准确地说是振荡光谱，这些数据已经（并且仍然）被用来推断恒星的内部结构。虽然绝热方法通常足以获得有关恒星平衡结构的信息，但不足以充分了解振荡的物理学。事实上，它并不允许人们回答一些关于振荡的基本问题，例如：恒星内部脉动的物理机制是什么？是什么决定了振幅？绝热近似在多大程度上是有效的？所有这些问题只能通过考虑振荡与周围介质之间的能量交换来解决。因此，本讲座的目的是考虑积极方面的恒星脉动，特别强调的驱动和阻尼机制。为此，完整的非绝热方程进行了介绍和深入的讨论。两种类型的脉动被区分，即自激振荡的不稳定性和太阳般的振荡，导致驱动和湍流对流阻尼之间的平衡。对于每一种类型，主要的物理原理介绍和说明使用超高精度测光空间飞行任务（MOST，CoRoT和开普勒）获得的最新观测。最后，我们详细考虑了物理学的标度关系，它涉及到全球性的恒星参数的地震全球指数，并催生了统计（或合奏）asteroseismology的发展。事实上，这些关系中有几个依赖于同一个原因：非绝热振荡的物理学。
2015-10-05 astro-ph.SR
Introducing CAFein, a New Computational Tool for Stellar Pulsations and Dynamic Tides
在这里，我们提出了CAFein，一个新的计算工具，调查辐射耗散的动态潮汐在密切的二进制和非绝热，非径向恒星振荡孤立的恒星在线性制度。对于后者，CAFein计算详细的恒星模型的非绝热本征频率和本征函数。该代码是基于所谓的Riccati方法，一种数值算法，已成功地应用于各种恒星散射器，并不遭受常用的射击和松弛计划的主要缺点。在这里，我们提出了一个扩展的Riccati方法来调查密切的二进制动态潮汐。我们证明CAFein的能力作为一个恒星的脉动代码在绝热和非绝热制度，通过复制先前公布的本征频率的一个polytrope，并通过成功地识别恒星模型的不稳定模式的$β$仙王座/SPB区域的赫兹-罗素图。最后，我们验证CAFein的行为在动态潮汐制度的影响，动态潮汐的本征函数和轨道和自旋演化的大规模的主序列恒星偏心双星，热木星的宿主星。美国宇航局的开普勒卫星提供了大量的星震数据，其中一些包括潮汐激发的恒星振荡的直接探测，使得CAFein非常及时。此外，观测到的短周期分离双白矮星（WD）数量的增加和观测到的最紧密的这类双星的轨道衰变开辟了一个新的可能性，研究WD内部通过潮汐对其轨道演化的影响
2013-06-04 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
Improved calibration of the radii of cool stars based on 3D simulations of convection: implications for the solar model
主序星，类太阳恒星（M < 1.5 Msun）有足够厚的对流外层，对它们的整体结构有显著的影响。特别是这些恒星的半径，对它们最外层发生的低效、超绝热对流的细节很敏感。基于混合长度理论（MLT）的恒星演化模型中对流的标准处理方法，仅提供了超绝热区对流的非常近似的描述。此外，它包含一个自由参数alpha_MLT，其标准校准基于太阳，并且通常应用于其他恒星，忽略其全局参数的差异（例如，有效温度、重力、化学成分）和先前的进化历史。在本文中，我们提出了一个校准的alpha_MLT的基础上三维辐射流体动力学（3D RHD）模拟对流。α_MLT的值进行调整，以匹配特定的熵在深，绝热层的对流信封从三维RHD模拟获得的相应值，作为一个函数的位置的恒星在（log g，log T_eff）平面和它的化学成分。我们已经构建了一个模型，现在的太阳使用这种基于熵的校准。我们发现它过去的光度演化不受熵校准的影响。然而，在过去的几十亿年里，预测的太阳半径超过了标准模型，导致表面温度较低。这个说明性的计算也证明了熵方法用于校准其他晚型恒星半径的可行性。
2018-11-05 astro-ph.SR
A 3-D study of the photosphere of HD99563: I. Pulsation analysis
我们已经使用高速光谱的快速振荡Ap（roAp）星HD 99563研究的脉动幅度和相位行为的元素在其分层的大气超过一个2.91-d的旋转周期。我们确定的光谱特征相关的补丁的表面分布的化学元素和研究的脉动幅度和相位的补丁移动整个恒星盘。的变化是一致的扭曲的非径向偶极子脉动模式。我们测量了1.6公里/秒的旋转变化的平均径向速度的H-α，并认为这是第一次观察到的H-α丰度点所造成的，他解决通过抑制对流的磁场上的倾斜旋转，在支持一个素理论的激励机制的roAp星脉动。我们证明，HD 99563是第二个roAp星显示方面的依赖性的蓝色到红色运行波线轮廓变化的Nd III点。
2009-04-22 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
Nonlinear pulsations of red supergiants
利用辐射流体力学方程和湍流对流方程的解，研究了星族I（X=0.7，Z=0.02）红超巨星径向振荡的激发。质量为8M_odot <= M <= 20M_odot、有效温度T_eff <4000 K的核心氦燃烧星在基模中对径向脉动是不稳定的。振荡周期在45 - 1180天之间。脉动不稳定性是由于氢和氦电离区的卡帕机制。质量M < 15M_odot的恒星的径向脉动是严格周期性的，其光振幅Δ M_bol <= 0.5ma，脉动振幅随质量的增加而增大，当M > 15M_odot时，外层的最大膨胀速度高达逃逸速度的1/3。与初始平衡相比，由于非线性振荡，外质量区的平均半径增加<= 30%。本文提出了一种估算已知径向振动周期的脉动红超巨星质量的近似方法（不确定度为1.5倍）。给出了脉动常数Q随质量半径比变化的近似表达式。利用周期平均密度关系计算了7颗银河系红超巨星的质量。
2011-12-11 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
Rotating Convective Core Excites Non-Radial Pulsations to Cause Rotational Modulations in Early-Type Stars
讨论了早型主序星旋转对流核中弱不稳定振荡对流模共振耦合激发的低频g模。我们的非绝热脉动分析，包括科里奥利力的影响，$2\,M_\odot$主序列模型表明，如果对流核心旋转略快于周围的辐射层，g模式的辐射包络激发的共振耦合。在惯性系中的激发g模式的频率接近于$|mΩ_{\rm c}|$，其中$m$和$Ω_{\rm c}$分别是g模式的方位阶和对流核心的旋转频率。这些g模式的频率是一致的光度旋转调制和谐波中观察到的许多早期型主序星。
2020-07-29 astro-ph.SR
Harmonics as a Hidden Window into the Turbulent Convective Envelope of non-Blazhko RRab Stars
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）
通过分析非Blazhko RRab星的Kepler短曝光数据，发现主脉动模式的谐波在频率谱中形成凸起结构，且其振幅和频率在凸起起始和尾部存在显著变化，表明谐波可揭示恒星对流包层的湍流特性。
2026-06-01 astro-ph.SR
