Damping rates and frequency corrections of Kepler LEGACY stars
线性阻尼率和模式的径向振荡模式在选定的LEGACY主序星的频率修正估计通过非绝热稳定性分析。选定的恒星样本涵盖了开普勒观测到的具有大范围表面温度和表面重力的恒星。一个非局部的,随时间变化的对流模型扰动,以评估对脉动模式的稳定性。混合长度参数校准到从拟合绝热频率到LEGACY观测获得的恒星模型的表面对流区深度,并且两个非局部对流参数校准到相应的LEGACY线宽测量。其余的非局部对流参数在1D的计算进行校准,以便重现相应的3D流体动力学模拟的湍流压力和湍流速度场的各向异性的配置文件。一维稳定度分析中的大气结构采用三维流体动力学模拟得到的温度-光学-深度关系。尽管少量的参数调整,我们发现良好的协议与详细的形状的湍流压力分布和各向异性分布与深度,阻尼率作为频率的函数。此外,我们发现绝对模态频率的修正,相对于一个标准的绝热脉动计算,增加与表面温度和表面重力。
2019-04-30 astro-ph.SR
Surface convection: from the Sun to red giant stars
我们检查太阳和红巨星分支恒星之间的表面条件的变化如何改变模型中使用的特征表面对流长度尺度。我们调查的情况下,混合长度理论和湍流全谱的现象学的问题。对于观测部分,我们依赖于对附近红巨星的有效温度和干涉半径的独立测量。我们发现,当地红巨星分支不能解释考虑到太阳校准的对流长度尺度。
2011-12-06 astro-ph.SR
Granulation in Red Giants: observations by the Kepler mission and 3D convection simulations
我们在太阳表面观察到的颗粒图案是由于热等离子体从内部上升到光球层,在那里它冷却下来,然后在颗粒的边缘下降回到内部。这是在太阳对流区外部发生的对流的可见表现。由于红巨星比太阳有更深的对流区和更多的大气层,我们不能先验地假设红巨星中的颗粒化是太阳颗粒化的比例版本。到目前为止,无论是观测还是一维解析对流模型都无法限制红巨星的颗粒化。然而,多亏了星震学,这项研究现在可以进行了。由此产生的参数产生有关造粒的物理信息。我们分析了\sim 1000红巨星已观察到开普勒在13个月。我们拟合功率谱与Harvey样的配置文件检索的颗粒的特性(时间尺度τ_和功率P_)。我们还引入了一个新的时间尺度,τ_eff,它考虑到不同的斜率中使用的哈维函数。我们搜索这些参数和全球声学模式参数(最大功率的位置,nu_max)以及与恒星参数(质量,半径,表面重力(log g)和有效温度(T_eff))之间的相关性。结果表明,τ_effnu_max为^{-0.89},P_effnu_max为^{-1.90},与理论预测一致.我们发现,属于红丛的恒星的米粒时间尺度具有相似的值,而红巨星分支中的恒星的时间尺度分布在更广泛的范围内。最后,我们表明,现实的3D模拟的表面对流的恒星,跨越(T_eff,log g)范围内的红巨星样本,匹配开普勒观测以及在趋势方面。
2011-09-06 astro-ph.SR
Theory of stellar convection II: first stellar models
我们在这里介绍了赫兹-罗素图(HRD)上的第一个恒星模型,其中对流是根据Pasetto等人(2014)的新无标度对流理论(SFC理论)处理的。目的是比较新理论的结果与经典的,校准的混合长度(ML)理论,以检查差异和相似之处。我们整合的方程描述的结构,从恒星表面的恒星质量的百分之几,使用ML理论和SFC理论的大气。关键的温度压力梯度,能量通量,和对流区的延伸进行了比较,在这两种理论。首先对太阳进行了分析,然后扩展到不同质量和演化阶段的其他恒星。结果是适当的:SFC理论产生的对流区、周围环境和对流元素的温度梯度以及能量通量与从主序星的“校准”MT理论得出的结果非常相似。我们的结论是,旧的尺度依赖ML理论现在可以被一个自洽的无标度理论所取代,该理论能够预测正确的结果,比ML理论更简单,更有物理基础。从根本上说,SFC理论提供了比数值模拟更深入的基础物理见解。
2015-11-27 astro-ph.SR
Calibrating damping rates with LEGACY linewidths
在选定的$Kepler$星的径向振荡模式的线性阻尼率估计的帮助下的非绝热稳定性分析。对流通量从一个非局部的,随时间变化的对流模式。混合长度参数被校准到从拟合绝热频率到LEGACY观测获得的恒星模型的表面对流区深度,并且三个非局部对流参数中的两个被校准到相应的LEGACY线宽测量。一维稳定度分析中的大气结构采用三维流体动力学模拟得到的温度-光学-深度关系。从三维模拟的结果也被用来校准的湍流压力,并引导的功能形式的深度依赖性的各向异性的湍流速度场的一维稳定性计算。
2017-02-14 astro-ph.SR
Theoretical values of convective turnover times and Rossby numbers for solar-like, pre-main sequence stars
磁场是观测到的晚型恒星活动的核心,它们可能是由辐射和对流恒星区域之间的界面层的发电机机制产生的。由于发电机模型是基于差分旋转和对流运动之间的相互作用,在ATON 2.3恒星代码中引入旋转允许探索恒星结构和演化中的磁效应的物理一致性处理,即使有强大的数学和数值挑战。作为例子,我们提出的本地(τ_c)和全球(τ_g)对流周转时间的旋转前主序星太阳型恒星的理论估计,最新的输入物理恒星模型的基础上。我们的理论预测与以前的文献中提供的。此外,我们调查的对流周转时间对流制度的依赖性,旋转和大气处理的存在。这些估计,这些量可以用来计算Rossby数Ro,它与发电机理论中的磁活动强度有关,至少对于主序星来说,它与恒星活动有观测相关性。更重要的是,它们还可以帮助测试恒星模型与观测结果。我们得到的τ_c、τ_g和Ro的理论值与Kim & Demarque(1996)的理论值定性一致。通过增加对流效率,对于给定的质量,τ_g减小。FST模型显示更低的值。与非旋转模型相比,旋转的存在使tau_g向稍高的值移动。在模型中使用非灰色边界条件产生的tau_g值小于灰色近似。
2010-01-15 astro-ph.SR
Improvements to stellar structure models, based on a grid of 3D convection simulations. II. Calibrating the mixing-length formulation
我们进行校准的混合长度对流在恒星结构模型对现实的3D辐射耦合流体动力学(RHD)模拟对流在恒星表面层,确定对流恒星信封深处。混合长度参数$α$通过将3D模拟的平均值与1D恒星包络模型相匹配来校准,以确保在两种情况下相同的原子物理学。这是对先前发表的太阳-金属丰度对流模拟网格进行的,覆盖了主序上4200 K到6900 K的温度,以及logg=2.2的巨星4300-5000 K的温度。我们的校准结果在一个$α$变化从1.6的最温暖的矮星,这是刚刚足够冷,承认一个对流信封,并高达2.05的最冷的矮星在我们的网格。在这两者之间是$α$ ~ 1.76的三角形平台。太阳位于这个高原上,到目前为止,在其演化过程中几乎没有发生变化。当恒星沿着巨分支上升时,它们大部分沿着恒定的$α$轨道进行,$α$随着质量的增加而减少。
2014-10-06 astro-ph.SR
Calibration of the mixing length theory for structures of helium-dominated atmosphere white dwarfs
我们对以氦为主的白矮星大气的对流区底部边界处的混合长度参数进行了校准。这种校准是基于用CO 5 BOLD代码计算的3D DB(纯氦)和DBA(氦为主,含微量氢)模型大气的网格,以及1D DB和DBA包络结构的网格。3D模型的参数范围为氢-氦丰度在-10.0到-2.0之间,表面重力在7.5到9.0之间,有效温度在12000 K到34000 K之间。1D包络覆盖了类似的大气参数范围,但也是用不同的混合长度参数值计算的,即ML 2/alpha在0.4和1.4之间。基于对流区的底部边界的两个定义,Schwarzschild和零对流通量边界进行校准。因此,我们的校准是相关的对流区,包括其总质量,其中不包括光谱技术的批量属性的应用程序。总的来说,校准的ML 2/α小于通常用于进化模型和理论测定脉动DB和DBA星的不稳定带的蓝色边缘。通过校准的ML 2/alpha,我们能够推断出更准确的对流区尺寸,这些尺寸是研究行星碎片混合和从核心中挖掘碳所需的。我们通过计算富含金属的3D DBAZ模型的例子并找到它们的对流区质量来强调这一点。混合长度定标是深入研究氦主导大气的白矮星对流过冲的第一步。
2019-09-23 astro-ph.SR
Calibration of the mixing-length parameter $α$ for the MLT and FST models by matching with CO$^5$BOLD models
CoRoT和开普勒任务为类似太阳的振荡提供了丰富的高质量数据。为了充分利用这些数据进行地震推断,我们需要具有精确的近地表结构的理论模型,这对类太阳振荡频率有重要影响。混合长度参数$α$是近地表结构的关键因子。在演化代码中使用的对流公式中,$α$是一个需要适当指定的自由参数。我们校准$α$值匹配熵配置文件的一维包络模型与三维CO $^5$ BOLD模型。对于这样的校准,以前的工作集中在经典的混合长度理论(MLT)。本文还对全谱湍流模型进行了分析。对于一维模式中的大气部分,我们使用了爱丁顿灰色$T(τ)$关系和太阳校准的类霍普夫函数关系。对于具有混合长度$l=αH_p$的MLT和FST模型,校准的$α$值随着$g$的增加或$T_{\rm eff}$的减少而增加。对于FST模型,我们还校准了定义为$l=r_{\rm top}-r+α^*H_{p,{\rm top}}$的$α^*$值。发现$α^*$随着$T_{\rm eff}$和$g$而增加。至于与3D模型的对应关系,太阳霍普夫函数给出的光球最小熵比爱丁顿$T(τ)$更接近3D模型。光球层下面的结构取决于对流模型。然而,没有一个单一的对流模型给出了最好的对应关系,因为平均的3D量不一定通过EOS相关。虽然FST模式与$l=r_{\rm top}-r+α^*H_{p,{\rm top}}$被发现给最接近的太阳观测的频率,一个更适当的处理的1…
2018-11-13 astro-ph.SR
Testing the 3-equation Kuhfuss Convection Model using the Sun
Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理研究所);Ludwig-Maximillians-Universität München(慕尼黑大学);Heidelberger Institut für Theoretische Studien(海德堡理论研究所);Univ. of Applied Sciences, Technikum Wien(维也纳应用技术大学);Wolfgang-Pauli-Institute c/o Faculty of Mathematics, University of Vienna(维也纳大学沃尔夫冈·保利研究所);Fakultät für Mathematik, Universität Wien(维也纳大学数学系)
本文通过太阳作为基准,测试了更完整的3方程Kuhfuss湍流对流模型,发现该模型在内边界温度梯度建模上比混合长度理论和1方程模型更合理,但接近表面时会产生不物理的负温度梯度。
2026-04-07 astro-ph.SR
The power spectrum of solar convection flows from high-resolution observations and 3D simulations
我们比较傅立叶光谱的光球速度场从非常高的分辨率IMaX观测到最近的三维数值磁对流模型。我们进行了一个适当的比较,通过合成谱线的数值模型,然后向他们施加足够的剩余仪器退化,影响观测数据。此外,通常的观测代理的有效性进行了测试,从数值箱获得合成观测和比较的速度代理的实际速度值从数值网格。对于观测,使用了空间分辨率约为120公里的日出/IMaX仪器的数据,从而使观测傅立叶光谱的计算能够很好地进入亚颗粒范围。对于模拟,我们使用四个系列的运行获得的STAGGER代码和合成的IMaX谱线(FeI 5250.2 A)从他们。通过多普勒(垂直分量)和局部相关跟踪(水平分量)获得速度场的代理。观测和模拟傅立叶功率谱之间的一个很好的匹配,获得的垂直速度数据的尺度在200公里和6毫米。相反,一个明确的垂直移动时,合成观测不退化。由于LCT程序的不准确性,水平速度数据的匹配不那么令人印象深刻。关于数值箱的直接速度值与合成观测的直接速度值的内部比较,当在数值箱中使用log($tau_{500}$)= -1表面上的速度值时,获得了垂直分量的高相关性(0.96)。相应的傅立叶谱彼此接近。由于LCT程序的粗糙度,水平速度达到较低的最大相关性(0.5)(在$tau_{500}$ = 1时)。
2014-02-10 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
Stellar activity cycles in a model for magnetic flux generation and transport
我们提出的结果,从一个模型的磁通量产生和运输在冷星和定性比较的模型与观测。该方法结合了α-欧米茄发电机在对流区的基础上,浮力上升的磁通量管,和表面通量传输模型。在太阳参考模型的基础上,对G型和K型主序星和次巨星的模型对流区进行了数值模拟。我们研究了不同自转周期、对流区深度和发电机强度的恒星的磁循环特性。对于P_rot= 9d的类太阳恒星,我们发现,循环发电机可能是表面活动明显非循环、“平坦”的基础,正如在某些恒星中观察到的那样。对于Prot = 2.8d的亚巨星K1,由于高纬度的流量涌现、弱的输运效应和流量涌现的随机过程,其长期活动变化类似于在V711 Tau中观测到的多周期循环。
2011-11-10 astro-ph.SR
The Stagger-grid: A grid of 3D stellar atmosphere models - III. The relation to mixing-length convection theory
我们调查的一维大气模型,依赖于混合长度理论和模型的基础上全三维辐射流体动力学(RHD)计算来描述对流的信封晚型恒星之间的关系。由三维RHD模式确定的深对流区的绝热熵值s_bot和熵跃变Δs与由具有相同微物理(不透明度和状态方程)的一维静力大气模式确定的混合长度参数α_MLT相匹配。我们还直接从恒星次表面对流的三维流体动力学模拟中导出了质量混合长度α m和垂直速度的垂直相关长度C[v_z,v_z]。太阳的校准混合长度参数为α_MLT(s_bot)= 1.98。对于不同的恒星参数,α_MLT在1.7 - 2.4之间有系统的变化。α MLT随有效温度的升高、重力的降低和金属丰度的增加而减小。对于α_MLT(Δs),我们得到了等价的结果.此外,我们发现混合长度参数和逆熵跳之间的紧密相关性。我们从流体动力学平均场方程中导出了一个与质量混合长度α m有关的解析表达式,并发现它与恒星参数(1.6 ~ 2.4)定性地表现出类似的变化,其中太阳参数α m = 1.83。与压力标度高度缩放的垂直相关长度为太阳1.71,但显示只有一个小的系统变化与恒星参数,相关长度略有增加与Teff。我们推导出混合长度参数的各种恒星参数,可以用来取代一个常数。在任何对流包层内,α_m及其相关量变化很大。
2014-10-06 astro-ph.SR
The need for active region disconnection in 3D kinematic dynamo simulations
在本文中,我们解决的表面通量演化之间的差异,在一个三维运动发电机模型和二维表面通量传输模型,已密切校准到真正的太阳。我们证明,差异是由于在对流区的基础上,这是不占在仅表面模型的环形场的活动区域的连接。最初,我们考虑一个单一的活动区域的衰减,首先在一个简化的笛卡尔2D模型,随后的完整的3D模型。通过改变对流区中的湍流扩散率分布,我们发现,增加扩散率-使活动区域更迅速地从对流区的底部断开-改善了表面场的演变。然而,如果我们模拟一个完整的太阳活动周期,我们发现发电机无法在这种增强的扩散率下维持自己。这表明,为了准确地模拟太阳活动周期,我们必须找到一种替代方法来断开新兴的活动区域,同时保持磁通量。
2019-07-05 astro-ph.SR
Numerical Analysis of Nonlocal Convection --- Comparison with Three-dimensional Numerical Simulations of Efficient Turbulent Convection
我们比较了一维非局部湍流对流模型与三维流体动力学数值模拟。通过改变Prandtl数、P $\acute{e}$ clet数和对流区深度,我们研究了封闭模型和湍流系数的有效性。四阶矩的封闭模型进行了评估与三维模拟数据。不同的情况下,不同的四阶矩的闭包模型的性能不同。我们解决的动力学方程的时刻一起方程的热结构。不幸的是,我们不能得到稳态解时,这些封闭模型的四阶矩。另一方面,三阶矩的下梯度近似的数值解是鲁棒的。我们从3D模拟数据中校准了1D下梯度模型的系数。在深对流区的情况下,校准的系数更强大。最后将一维稳态解与三维模拟结果进行了比较。一维模型捕捉到了三维模拟中出现的许多特征:(1)$\nabla-\nabla_{a}$呈U形,在对流区的下部具有最小值。(2)当P $\acute{e}$ clet数较大时,在对流区顶部附近存在一个$\nabla-\nabla_{a}$的凸起. (3)由于非局部效应,温度梯度可以是亚绝热的。除了这些相似之处外,对动能通量的预测也不令人满意。
2018-09-13 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
Testing turbulent closure models with convection simulations
我们将恒星应用中均匀湍流Boussinesq对流的简单分析闭合模型与三维模拟进行了比较。我们使用简单的解析闭合模型来计算角动量和热通量作为泰勒数测量的旋转速率的函数。我们还调查的情况下,不同的角度之间的角速度和重力矢量,对应于定位计算域在不同的纬度范围从极点到赤道的恒星。我们进行三维数值模拟在相同的参数制度进行比较。利用模拟数据,采用两种拟合方法对封闭模型中的自由参数进行了标定。只有在不旋转的情况下或当系统放置在极点时,才有可能确定唯一的闭合参数。在其他情况下,拟合过程产生的结果略有不同。通过将计算得到的系数代入截流模型,并与模拟结果进行比较,检验截流的质量。为了消除所获得的结果取决于模拟域的纵横比或遭受太小的瑞利数的可能性,我们进行了运行,改变这些参数。雷诺应力和热通量的模拟数据与之前的可压缩模拟基本一致。该闭合在慢速和快速旋转时都能很好地工作,但在中等旋转速率下其质量会下降。我们发现,封闭参数不仅依赖于旋转速率,但也依赖于纬度。对Rayleigh数和区域长宽比的弱依赖性表明我们的结果是普遍有效的
2014-09-24 astro-ph.SR
The convective photosphere of the red supergiant CE Tau. I. VLTI/PIONIER H-band interferometric imaging
上下文红超巨星是大质量恒星演化的最新阶段之一。它们的光球对流可能在其质量损失的发射机制中发挥重要作用;然而,其特性和动力学仍然缺乏约束。目标。通过对不同历元红超巨星的近红外干涉观测,我们期望揭示其恒星表面亮对流特征的演化。方法.我们用VLTI/PIONIER仪器在H波段对M2 Iab-Ib红超巨星CETau进行了两个相隔一个月的观测。结果我们推导了恒星的角直径和基本恒星参数,并重建了两个可靠的H波段光球图像。对于我们的两个观察时期,重建图像的对流模式的对比度为$5 \pm 1 \%$和$6 \pm 1 \%$。结论.恒星光球在两个时期之间几乎没有变化。对流模式的对比度低于在30个随机选择的最佳匹配3D辐射流体动力学模拟的快照上获得的平均对比度变化:原始模拟图像为$23 \pm 1~\%$,降级到重建分辨率的地图为$16 \pm 1~\%$。我们提出两个假设来解释这一观察结果。CE Tau可能正在经历一个安静的对流活动事件,或者它可能是与模拟相比其更温暖的有效温度(因此其半径更小)的结果。
2018-02-16 astro-ph.SR
Kinematic active region formation in a three-dimensional solar dynamo model
我们提出了一个现象学的技术建模活动区域的出现在一个三维的,动态发电机的框架。通过施加局部速度扰动,我们在对流区底部的环形磁场中产生出射通量管,导致太阳表面活动区的爆发。速度扰动进行校准,以重现观测到的活动区域的属性(包括活动区域的大小和通量,以及倾斜角随纬度的分布),从而导致在一个更一致的治疗磁通管出现在运动发电机模型比人工通量沉积。我们演示了如何使用这种技术来同化观测和驱动的运动学三维模型,并用它来研究活动区的出现和衰减的极向场的来源的特性。我们发现,极向分量是最强的不是在太阳表面,但在中间的对流区,与通常的假设,即极向源位于太阳表面附近。我们还发现,虽然大部分的能量包含在较低的对流区,有一个很好的相关性之间的演变的表面和内部磁场。
2013-09-24 astro-ph.SR
On the pressure equilibrium and timescales in the scale free convection theory
对流是物理学和天体物理学中最基本的能量输运过程之一,对它的描述是所有恒星模型的核心。在恒星天体物理学中,混合长度理论因其简单、快速而成为处理恒星内部对流区的最成功的近似。代价是引入了混合长度参数,以导出对流元素的速度、对流区域的温度梯度以及最终由对流携带的能量通量。混合长度是一个自由参数,需要根据观测数据进行校准。Pasetto等人(2014)提出了一种新的理论,该理论确定了对流区域的所有属性和能量的对流传输,而不需要自由参数。在这项研究中,我们的目的是讨论这种新的方法的优点和它的适用性的限制相比,混合长度理论。我们对Pasetto等人(2014)提出的主要物理假设进行了分析和数值研究,并将其与混合长度理论的相应假设进行了比较。我们还在这里介绍了Pasetto等人(2014)理论的齐次各向同性极限,并讨论了一些数值例子,以解决和澄清经常与新形式主义相关的误解。
2019-09-30 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Modeling stellar convective transport with plumes : II. Transport Properties of Locally and Non-locally driven Convection
针对恒星对流的两种理想化机制,通过三维流体动力学模拟对比其输运特性,提出时空双重平均方法和修正梯度扩散闭合,解决传统模型对羽流驱动对流输运的低估问题,为亚网格模型改进提供途径。
2025-11-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Phase-space averaging for stellar convection II. Maximum-entropy closures for mixed radiative-convective envelopes
Univ Toulouse, CNRS, CNES, IRAP(图卢兹大学、法国国家科学研究中心、法国国家空间研究中心、天体物理研究所)
针对恒星表面对流,提出基于最大熵的相空间闭合模型,通过辐射冷却重组熵分布,再现三维模拟的平均熵分层,避免直接校准混合长效率。
2026-10-09 astro-ph.SR
Thermodynamic fluctuations in solar photospheric three-dimensional convection simulations and observations
太阳对流的数值3D辐射(M)HD模拟用于了解太阳光球的物理特性。为了验证这种方法,重要的是要检查,没有过度的热力学波动出现的结果,部分不完全处理的辐射转移。我们调查的现实主义的三维对流模拟进行了与交错代码。我们比较了几个谱线在太阳盘中心的观测与模拟合成的光谱的特性。我们退化的合成光谱的空间分辨率的观察使用连续强度分布。我们通过比较图谱光谱和平均观测光谱来估计必要的光谱退化。除了直接导出一组线参数外,我们还使用SIR码来反转谱。观测数据中的大部分线参数与退化模拟谱匹配良好。反演预测在全空间分辨率下模拟的宏观湍流速度低于10 m/s,而在空间分辨率为0.3”时,反演结果约< 1000 m/s。退化模拟反演中的温度波动不超过观测数据的温度波动(-2<log tau<-0.5时为100-200 K rms)。空间平均剖面中的线参数与空间分辨剖面中的线参数的平均值的比较表明,在0.13”和0.3”之间的空间尺度下,(平均)线特性发生了显著变化。高达0.3”的空间分辨率,我们没有发现在3D HD模拟中存在过度热力学波动的迹象。为了明确证实没有空间退化的模拟包含完全真实的热力学波动,需要更好的空间分辨率的观测。
2013-09-28 astro-ph.SR
Stellar granulation as seen in disk-integrated intensity. II. Theoretical scaling relations compared with observations
CoRoT和开普勒观测到的大量恒星显示了恒星背景存在的明确证据,这被解释为来自表面对流,即,颗粒化这些观测结果表明,与颗粒尺度相关的特征时间尺度(τ_eff)和均方根亮度起伏(σ)是类太阳振荡峰值频率(nu_max)的函数。我们的目标是提供一个理论背景,所观察到的标度关系的基础上,在配套文件中开发的模型。我们为每个3D模型计算了与颗粒化相关的理论功率密度谱(PDS),如在理论模型的基础上在圆盘积分强度中所见。对于每个PDS,我们推导出τ_eff和sigma,并将这些理论值与从理论模型和开普勒测量得出的理论标度关系进行比较。我们推导出理论的标度关系τ_eff和西格玛,这表明相同的依赖于nu_max的观测标度关系。此外,我们还表明,这些数量的规模作为一个函数的湍流马赫数(马)估计在光球。τ_eff和sigma的理论标度关系在全球范围内与观测结果很好地匹配。我们的建模提供了额外的理论支持所观察到的变化的sigma和tau_eff与nu_m max。它还突出了Ma在控制恒星颗粒化性质方面的重要作用。然而,开普勒对各种恒星的观测不能证实我们的标度关系对Ma的依赖性。在统计上足够数量的冷矮星的颗粒化背景和检测类太阳振荡的测量将需要确认的依赖性的理论标度关系与马。
2013-09-05 astro-ph.SR
Global non-spherical oscillations in 3-D $4π$ simulations of the H-ingestion flash
我们进行了3-D模拟富含质子的物质夹带到\czw丰富的氦壳闪光对流和随后的H-摄入闪光发生在后AGB明星樱井的对象。瞬态性质和异常丰度特征的观测可用于验证我们的方法和假设,目的是将它们应用于未来的极低金属丰度恒星。我们包括来自H燃烧的核能反馈,并覆盖壳层的全部$4π$几何形状。$768^3$和$1536^3$网格上的测试结果彼此一致,并已被$1500\mathrm{min}$和$1200\mathrm{min}$所遵循。经过一个$850\mathrm{min}$长的静止夹带阶段的模拟进入一个全球性的非球形振荡,启动和维持的个别点火事件的富氢流体口袋。快速的圆周流在对极碰撞,并导致下一个氢过剩口袋的形成和局部点火。这个循环重复了十几次,而它的振幅却在下降。在全球振荡期间,卷吸率暂时增加一个因子$\approx 100$。夹带熵抑制了上层的对流运动,直到夹带氢的燃烧建立了一个单独的对流区。低分辨率的运行暗示了另一场全球振荡的可能性,也许会更加激烈。H燃烧对流区的位置与1-D模型一致,其中混合效率被校准以再现光变曲线。模拟已经在NCSA的NSF Blue Waters超级计算机上进行。
2014-09-25 astro-ph.SR
Characterizing the stellar photospheres and near-infrared excesses in accreting T Tauri systems
使用NASA IRTF SpeX数据从0.8到4.5 $μ$ m,我们确定自洽的恒星性质和超额发射以上的光球的经典金牛座T星(CTTS)在金牛座分子云的样品具有不同程度的吸积。这一过程使用了最近文献中的技术以及对弱线金牛座T星(WTTS)的观测相结合,以解释TTS和矮星之间的表面重力和色球活动的差异,TTS和矮星通常用作CTTS的光球模板。我们改进的面纱和消光估计我们的目标,使我们能够提取通量校准光谱的过量在近红外。我们发现,我们能够产生一个可接受的参数拟合的近红外过度使用的组合多达三个黑体。在我们的样本的一半,两个黑体在8000 K和1600 K的温度足够。这些温度和相应的立体角是一致的,从吸积激波的恒星表面和内部尘埃升华边缘的磁盘,分别发射。相比之下,另一半需要在8000,1800和800 K的三个黑体来描述过量。我们解释结合两个较冷的黑体作为尘埃升华壁与从磁盘表面超出壁或壁本身的曲率的贡献,这两者都不应该有单温黑体发射。在这些拟合中,我们没有发现任何证据表明内部尘埃边缘内的光学厚气体有贡献。
2013-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Some glimpses from helioseismology at the dynamics of the deep solar interior
日震学教会了我们很多关于太阳内部的分层和运动学的知识,足以让我们着手进行比以前更详细的动力学研究。迄今为止,最复杂的研究是对流区的数值模拟,特别是近年来,从中学到了很多东西。这些模拟,以及他们所面临的地震学证据,在本卷的其他地方进行了审查。我们对太阳内部辐射的全球动力学的理解还处于一种更为原始的状态。尽管如此,还是取得了一些进展,地震学的推断为我们提供了更多的证据。我在这里总结了其中的一些,并在传递的提示中提到了未来的方向。
2015-05-31 astro-ph.SR
Calibrating the α parameter of convective efficiency using observed stellar properties
上下文在确定精确的恒星参数和恒星化学成分时,合成模型大气计算仍然是最常用的工具。除了三维模型,始终解决流体动力学过程,一维模型,使用近似对流能量传输发挥了主要作用。目标。我们使用现代Balmer线形成理论以及太阳和南河三的光谱能量分布(SED)测量来校准模型参数α,该参数描述了我们的一维模型中的对流效率。对流在参数空间中的一个显著范围内进行了校准,从F-K沿着主层序到达,并在宽范围的金属丰度上对岔道和巨型分支进行采样。这种校准与理论评估进行了比较,并允许对恒星大气进行精确建模。方法.我们使用Balmer线拟合和SED拟合来确定对流效率参数α。这两种方法对光球层的结构和温度分层都很敏感。结果虽然SED拟合不允许精确确定太阳和南河三的对流参数,但它们都有利于显著高于1.0的值。Balmer线拟合,我们发现更敏感,表明对流效率参数α是$\approx$ 2.0的主序星和迅速下降到$\approx$ 1.0的演化恒星。这些结果与3D模型的预测高度一致。虽然主序星上的数值与预测非常吻合,但测量结果表明,随着恒星向巨星分支演化,对流效率的降低比模型预测的更为剧烈。
2015-04-07 astro-ph.SR
Testing the entropy calibration of the radii of cool stars: models of alpha Centauri A and B
我们提出了半人马座阿尔法星A和B的模型,实现了混合长度参数alpha_MLT的熵校准,最近开发并成功应用于太阳(Spada et al. 2018,ApJ,869,135)。在这项技术中,α_MLT在一维恒星演化代码的值进行校准,以匹配来自三维辐射流体动力学模拟的恒星对流信封,其有效温度,表面重力,和金属丰度的绝热比熵的选择一致沿演化轨迹。在恒星演化模型中,对流的传统处理依赖于一个恒定的、太阳校准的α_MLT。然而,越来越多的证据表明,这一过程并不能令人满意地再现冷恒星的观测半径。例如,对alpha Cen A和B进行建模需要将alpha_MLT调整为不同的非日光值。α Cen A和B的熵校准模型在没有外部调整参数的情况下在1%(或更好)内再现其观察到的半径。对于α Cen B(在1 sigma内),拟合质量与具有自由调整的α_MLT的模型相当,而对于α Cen A(在~ 2.5 sigma内),拟合质量不太令人满意。该准确度水平与方法的固有不确定性一致。我们的研究结果表明,熵校准方法产生的恒星模型的半径精度在1%以内的能力。这在准确描述系外行星宿主恒星及其行星系统方面尤其重要。
2019-09-02 astro-ph.EP 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
Investigating the Metallicity-Mixing Length Relation
恒星模型通常使用混合长度近似作为一种以简化方式实现对流的方法。虽然传统的混合长度参数值,$α$,使用的是太阳校准值,许多研究表明,其他值的$α$需要正确的模型恒星。混合长度参数值的不确定性是恒星模型和等时线误差的主要来源。使用星震数据,我们确定的混合长度参数的值,需要适当地模拟一组约450颗恒星的$\log g$,$T_{\mathrm{eff}}$,和$\mathrm{[Fe/H]}$。然后研究了所需的$α$值与恒星性质之间的关系。对于Eddington大气,无扩散模式,我们发现$α$的值可以用一个线性模式近似,其形式为$α/α_{\odot}=5.426 -0.101 \log (g) -1.071 \log (T_{\mathrm{eff}}) + 0.437 (\mathrm{[Fe/H]})$。这个过程是重复使用各种模型物理,以及与以前的研究和3D对流模拟的结果。
2018-03-15 astro-ph.SR
Cumulative theoretical uncertainties in lithium depletion boundary age
我们进行了详细的分析,主要的理论不确定性影响的年龄在锂耗尽边界(LDB)。为了做到这一点,我们计算了近12000个主序前模型,通过改变输入物理,质量在[0.06,0.4] M_sun范围内(核反应截面、等离子体电子屏蔽、外边界条件、状态方程和辐射不透明度)、初始化学元素丰度(总金属丰度、氦和氘丰度以及重元素混合物)和对流效率(混合长度参数,α_ML)。作为第一步,我们研究了这些量在其极值范围内单独变化的影响。然后,我们分析了同时扰动主要输入/参数的影响,而没有先验的独立性假设。这种方法使我们能够第一次建立累积误差带,它定义了理论LDB年龄中最大不确定性区域的边缘。我们发现,累积误差条纹是不对称的,并依赖于所采用的混合长度值。对于α_ML = 1.00,正的相对年龄误差在5%至15%之间,而对于太阳校准的混合长度,不确定性降低到5%至10%,这种误差的很大一部分(约40%)是由于所采用的初始化学元素丰度的不确定性。
2015-04-10 astro-ph.SR
A survey for variable young stars with small telescopes: VII -- Spot Properties on YSOs in IC5070
我们提出了31个年轻的恒星物体上的斑点属性的测量,从HOYS(狩猎爆发的年轻恒星)项目的多波段数据的基础上。平均而言,对每个物体的分析是基于80天内至少3个波段的270个数据点。在我们的样本中,所有年轻的低质量恒星都表现出周期性的光度变化。我们确定现场的温度和覆盖范围通过比较测量的光度振幅在光学波段与模拟振幅的基础上的大气模型,包括一个完整的误差传播。在我们的样本中有21个天体具有冷点,点温度低于恒星有效温度($T_{\rm eff}$)500 - 2500 K,覆盖范围为0.05 - 0.4。另外六个有热点,温度高于$T_{\rm eff}$ 3000 K,覆盖率低于0.15。剩下的四颗恒星有模糊的解决方案,或者是AA Tau型污染物。所有具有大斑点的恒星(即高覆盖率的$>0.1$)都相对较冷,具有$T_{\rm eff} < 4500$ K,这可能是具有更深对流区的结果。除此之外,斑点的性质没有显示出明显的趋势与旋转周期,红外过剩,或恒星的属性。最值得注意的是,我们发现恒星中的热点没有显示出$K-W2$红外过量,这表明有可能通过内部盘腔吸积或存在斑。
2022-10-18 astro-ph.SR
Calibrating Convective properties of Solar-like Stars in the Kepler Field of View
恒星模型通常使用简单的参数化来处理对流。最广泛使用的参数化是所谓的“混合长度理论”,其中对流涡流大小使用单个数字α(混合长度参数)来描述。这是一个自由参数,一般的做法是使用太阳的已知性质校准α,并将其应用于所有恒星。使用NASA开普勒任务的数据,我们表明使用太阳校准的α并不总是合适的,在许多情况下,它会导致初始氦丰度的估计低于原始氦丰度。开普勒的数据使我们能够校准许多其他恒星的α,我们表明,对于我们研究过的恒星样本,混合长度参数通常低于太阳值。我们研究了α与恒星性质的相关性,发现α随金属丰度的增加而增加。因此,我们得出结论,拟合恒星模型或用太阳α值构造的人口合成模型所得到的结果可能有很大的系统误差。我们的研究结果也证实了理论预期的混合长度参数应随恒星的性质。
2012-07-11 astro-ph.SR
On the Red Giant Branch: Ambiguity in the Surface Boundary Condition Leads to ~100 K Uncertainty in Model Effective Temperatures
恒星演化模型沿红巨星分支(RGB)的有效温度(Teff)分布对许多参数敏感,包括总金属丰度、元素丰度模式、对流效率和表面边界条件的处理。最近有兴趣使用观测估计的RGB Teff的混合长度参数,a_MLT,和可能的变化与金属丰度的限制。在这里,我们使用1D MESA恒星演化模型来探讨RGB Teff的表面边界条件的处理的敏感性。我们发现,不同的表面边界条件可以导致+/- 100 K的金属性相关的RGB相对于彼此的偏移,尽管事实上,所有的模型都可以重现太阳的属性。此外,对于一个给定的大气T-tau关系,我们发现,RGB Teff也是敏感的光学深度的表面边界条件,在恒星模型。几乎所有的模型都采用光球作为表面边界条件的位置,但这种选择有点随意。我们比较我们的模型恒星参数来自APOGEE-Kepler样本的第一次上升的红巨星,并发现系统的不确定性,由于处理的表面边界条件的模型放置一个限制~100 K以下,它是不可能作出坚定的结论,对当前一代的恒星模型的保真度。
2018-05-10 astro-ph.SR
Radiative transfer with scattering for domain-decomposed 3D MHD simulations of cool stellar atmospheres
我们提出了一个辐射转移求解器的相干散射的辐射磁流体动力学(MHD)模拟恒星表面对流的新BIFROST代码的实现。该代码是完全并行使用MPI域分解,这允许大的网格尺寸和提高分辨率的流体动力结构。在忽略磁场的情况下,我们应用该程序模拟了太阳型恒星的表面颗粒化,并研究了相干散射对大气结构的重要性。在辐射转移方程中加入了散射项,需要对辐射场进行迭代计算。我们使用一个短的特征为基础的高斯-赛德尔加速计划来计算能量方程的辐射通量发散。相干散射的影响进行了测试,通过比较的温度分层的三个三维的时间依赖的流体动力学大气模型的太阳型恒星:没有散射,连续散射,连续和线散射。我们表明,连续散射没有显着的影响光球温度结构的恒星像太阳。然而,包括线覆盖中的散射,导致温度降低约350 K,低于log τ <-4。这种效应与辐射平衡中的一维流体静力学模型相反,在辐射平衡中,散射减少了光球高层强LTE线的冷却效应。相干线散射也改变了在高层大气中的温度分布,在那里我们观察到更强的波动相比,真正的吸收线的治疗。
2010-07-16 astro-ph.SR
Stellar granulation as seen in disk-integrated intensity. I. Simplified theoretical modeling
太阳粒化现象长期以来被认为是对流的表面表现。由于目前的空间飞行任务CoRoT和开普勒,现在有可能在越来越多的恒星中观察到这种现象的磁盘集成强度。天基光度测量表明,全球亮度波动和与颗粒化有关的寿命服从特征标度关系。因此,我们的目的是提供一个简单的理论模型来重现这些比例关系,并随后在推断的物理性质的造粒性能在HR图。我们开发了一个简单的一维理论模型,使我们能够测试任何处方颗粒之间的时间相关性。模型的输入参数从恒星表面层的三维流体动力学模型中提取,模型中的自由参数由太阳观测数据标定。两种不同的处方表示的傅立叶空间中的涡流时间相关性进行比较:洛伦兹和指数形式。最后,我们比较我们的理论预测与三维辐射流体动力学(RHD)的恒星颗粒(从头算方法)的数值模拟。只要适当地调整自由参数,我们的理论模型令人满意地再现了观测到的太阳颗粒光谱的形状和振幅。最好的协议是获得一个指数形式。此外,我们的理论模型的结果一致同意与这些计算的基础上的从头算方法与两个三维RHD模型的颗粒光谱。本文还对用本模型计算的理论颗粒谱和高精度光度测量的恒星颗粒谱进行了比较。
2013-09-06 astro-ph.SR
Line-depth ratios as indicators of effective temperature and surface gravity
恒星光谱的分析依赖于有效温度(Teff)和表面重力(log g)。然而,具有高精度的log g的估计具有挑战性。经典的方法是搜索满足电离平衡的log g,即,中性和电离金属线的丰度是一致的。我们提出了一种方法,使用Teff,log g和线深度比之间的经验关系,为此,我们精心选择对FeI和FeII线和对CaI和CaII线。根据42颗FGK星(矮星到超巨星)的YJ波段(0.97-1.32 μ m)高分辨光谱,我们选取了5对FeI-FeII线对和4对CaI-CaII线对以及13对FeI-FeI线对(用于估算Teff),并推导了经验关系式。使用这种关系不需要复杂的数值模型和工具来估计化学丰度。我们提出的关系允许一个得到Teff和日志g的精度约为50 K和0.2德克斯,分别,但可实现的精度取决于校准器的恒星参数的准确性。必须通过观测具有精确恒星参数的恒星来修正校准,例如,具有星震log g的恒星和用完整的恒星模型分析的恒星,其中考虑到非局部热力学平衡和对流的影响。此外,我们使用的校准品具有有限的金属丰度范围,[Fe/H]在-0.2和+0.2 dex之间,并且我们的关系需要基于校准数据集进行测试和重新校准,以获得更宽的金属丰度范围。
2021-06-18 astro-ph.SR
Convective blueshifts in the solar atmosphere: III. High-accuracy observations of spectral lines in the visible
太阳大气中的对流运动使谱线变得不对称,并使波长偏移。对于光球线,这种差分多普勒频移从太阳盘中心到边缘变化。对对流蓝移及其中心到边缘变化的精确和全面的观测提高了我们对大气流体动力学和随后的线形成的理解,并为改进太阳大气的3D模型提供了基础。我们进行了系统的光谱测量的对流蓝移的安静的太阳与激光绝对参考光谱仪(LARS)在德国真空塔望远镜。太阳圆盘的空间扫描覆盖四个径向(赤道和赤道)轴。用激光频率梳对26条光球-色球谱线的高分辨光谱进行了绝对波长的1 m/s精度标定。应用星历和参考校正,平分线分析提供了线不对称性和多普勒频移,其不确定性只有几米/秒。为了与其他观测结果进行比较,我们将结果卷积到较低的光谱分辨率。通常情况下,一个蓝移的“C”形曲线在磁盘中心转变成一个蓝移较少的“”形向太阳边缘。所有线的比较揭示了对流蓝移线深度的系统依赖性。合成模型产生相当大的偏差,从观察到的中心到肢体的变化。所获得的安静太阳的多普勒频移可以作为其他观测、多普勒图的相对校准以及大气模型的必要改进的绝对参考。在此基础上,恒星表面对流的高精度模型的开发将通过径向速度测量推进对(潜在可居住的)系外行星的探测。
2019-01-22 astro-ph.SR
The IAG solar flux atlas: Accurate wavelengths and absolute convective blueshift in standard solar spectra
我们提出了一个新的太阳通量图集,目的是了解太阳基准数据的波长精度和准确性。该图集涵盖了405- 2300 nm的波长范围,由哥廷根天体物理研究所(IAG)用傅里叶变换摄谱仪观测。与其他FTS图谱相比,整个可见光波长范围只使用一个摄谱仪设置同时观察。我们比较的波长解决方案的新图集的基特峰太阳通量图集和HARPS频率梳校准的太阳图集。通过比较,揭示了两个基特峰FTS地图集因其波长标度的构建而产生的系统学特征,并显示了IAG和HARPS地图集之间的一致性。我们的结论是,IAG图谱是精确和准确的$\pm 10$ m s $^{-1}$的顺序在405- 1065 nm的波长范围内,而基特峰图谱显示几十到100 m s $^{-1}$的偏差大。我们确定了绝对对流蓝移的光谱从IAG图集和报告略有差异相对于基特峰图集,我们归因于波长尺度之间的差异的结果。我们的结论是,基准太阳能数据与准确的波长解决方案是至关重要的,以更好地了解对流恒星RV测量的影响,这是在MS $^{-1}$精度的多普勒光谱的主要限制之一。
2015-11-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Radiative hydrodynamics simulations of red supergiant stars. IV gray versus non-gray opacities
红超巨星是巨大的演化恒星,对我们银河系的化学富集做出了巨大贡献。已经表明,这些恒星中的对流产生了大颗粒,导致表面不均匀性和光球中的冲击波。了解它们的动力学对于揭示未知的质量损失机制、化学成分和恒星参数至关重要。我们提出了一个新一代的红超巨星模拟与更复杂的不透明度处理与三维辐射流体动力学CO 5 BOLD。在程序中,可压缩流体动力学和非局部辐射输运的耦合方程在球势的存在下求解。恒星的核心被一个特殊的球形内边界条件所取代,其中引力势被平滑,聚变产生的能量被简单地产生与恒星光度相对应的热量所模拟。后处理辐射转移代码OPTIM 3D用于提取光谱和干涉观测值。我们发现,频率无关的不透明度的假设的放松显示了一个陡峭的平均热梯度的光学薄区域,强烈影响的原子强度和光谱能量分布。此外,较弱的温度波动减少了用干涉法确定半径的不确定性。我们发现,红超巨星的一维模型必须包括一个湍流速度校准的三维模拟,以获得有效的表面重力,模仿恒星大气湍流压力的影响。我们提供了一个经验校准的ad-hoc微观和宏观湍流参数的1D模型使用的3D模拟:我们发现,有没有一个明确的区别在1D模型中所需的不同的宏观湍流配置文件,以适应3D合成线。
2011-09-16 astro-ph.IM astro-ph.SR