Inference of solar rotation from perturbations of acoustic mode eigenfunctions
今天的太阳内部自转速率剖面图基本上是由共振声波频率分裂的日震分析得出的。在这里,我们提出了另一个,补充估计的内部太阳自转速率使用的声波形状的扰动。为此目的,我们扩展了全球日震的方法,以前开发的调查的纬向流\cite{schad11, schad12, schad13}的差分旋转的组件上工作。我们讨论了旋转对模式本征函数和基于此的观测量的影响。基于使用模拟的旋转速率剖面的数值研究,我们定制了反演方法,并考虑了存在额外的湍流的情况。然后将这种反演方法应用于MDI(迈克尔逊多普勒成像仪搭载太阳日光层天文台(SoHO))仪器和HMI(日震和磁成像仪搭载太阳动力学天文台(SDO))仪器的数据。最后比较了特征函数扰动法和频率分裂法估计的转速分布。从两种不同的方法的旋转速率配置文件是在定性良好的协议,特别是MDI数据。在高纬度地区$> 50^{\circ}$和近地表下获得显著差异。HMI数据的结果显示不同方法之间的差异较大。我们发现,这两个全球日震方法提供了测量太阳自转的互补方法。比较不同方法的结果可能有助于揭示影响基于特征函数扰动的分析的系统性影响,如湍流测量。
2020-02-14 astro-ph.SR
Magneto-hydrodynamical origin of eclipsing time variations in post-common-envelope binaries for solar mass secondaries
在广泛的双星系统中,包括后共包络双星系统,都观测到了周期性的时间变化。除了可能存在第三个天体外,一个经常被提出的解释是磁场活动的影响,它可能会改变次级恒星的内部结构,特别是它的四极矩,从而导致准周期振荡。在这里,我们提出了两个可压缩的非理想磁流体动力学(MHD)模拟的磁发电机在一个太阳质量的恒星,其中一个与三倍的太阳旋转速率(“慢转子”),另一个与太阳旋转速率的20倍(“快转子”),占在近双星系统的高旋转速度。对于慢自转恒星,我们发现其磁场和恒星四极矩都以准周期的方式变化,导致O-C(食的观测-校正时间)的变化约为0.025 s。对于快速旋转体,磁场的行为以及四极矩的变化变得相当复杂,由于较少的相干发电机解决方案。由此产生的O-C变化的数量级为0.13秒。观测到的V471~Tau系统存在两种食时变模式,振幅分别为151 s和20 s。然而,由于忽略了离心力和自重力,目前的模拟可能无法捕获所有相关影响。考虑到模型的局限性,以及V471 Tau的旋转仍然比我们的快速旋转器快2.5倍,可以想象达到观测到的星等。
2019-10-29 astro-ph.SR
On Differential Rotation and Convection in the Sun
我们表明,如果等旋廓线符合热成风方程的特征,那么,除了内外边界层外,太阳对流区的微分旋廓线可以很精确地再现。这就要求有一个涉及熵和角速度的正式的定量关系。早期的工作表明,这可能会产生磁流体动力学稳定性约束,在这里,我们认为,纯粹的流体动力学过程也可能导致这样的结果。热成风方程对径向熵梯度不敏感,这一事实对流体动力学解特别重要。这使得一个更一般的解决方案,以适应太阳等自转轮廓,超越那些熵本身必须是一个函数的角速度。特别是,对于这个扩展的类,热成风的太阳旋转配置文件的解决方案仍然有效,即使大的径向熵梯度存在。这类解决方案的一个明确和明确的例子似乎是目前在出版的太阳对流区的数值模拟。虽然该理论是流体力学性质的,但它对弱磁场的存在并不敏感。因此,识别太阳等自转线与热成风方程的特点似乎是强大的,适应,但决不要求,磁场动态。
2009-07-29 astro-ph.SR
On the effects of rotation on acoustic stellar pulsations: validity domains of perturbative methods and close frequency pairs
用微扰法和二维方法计算了真实旋转恒星模型的声模脉动频率。两者之间的比较产生的有效域类似于先前在Reese,Lignieres和Rieutord(2006)中获得的多方模型。人们也可以构建有效域的基础上多项式拟合的频率从二维的方法,这些也证明是相似的,从而进一步证实了微扰和二维方法之间的协议在低旋转速率。此外,正如Espinosa,Perez Hernandez和Roca Cortes(2004)所示,多重态中相邻的频率靠近在一起,从而形成对。这种现象,独家二维计算,被证明是一个不太可能的解释,在三角洲盾牌星观察到的密切的频率对。还进行了系统的搜索计算的频谱中的所有接近的频率对。接近的频率对的数量与泊松分布的基础上所预期的一致,但不匹配的数量或分布的恒星,如FG Vir的接近对。此外,在低旋转速率下出现缺乏接近的频率对,其中频率多重峰不重叠。目前报道的盾牌座δ星具有接近的频率对,但不属于这个区间。
2011-02-02 astro-ph.SR
Simulating the circum-stellar environment of supernova and GRB progenitors by combining stellar evolution models and hydrodynamical code
大质量恒星周围的介质受到恒星风的强烈影响。这些恒星风取决于各种恒星参数(有效温度、光度、化学成分、自转等),它们作为时间的函数而变化。利用经典的恒星演化程序获得的风场特性,可以对星周介质进行考虑风场时变的多维流体动力学模拟。在这里,我们提出了一个快速旋转的恒星周围的介质模拟的初步结果。将这些模拟结果与观测到的星周介质的性质进行比较,将有助于更好地理解恒星风与星际介质的相互作用,并可能对大质量恒星周围质量损失的过去历史提供线索,为恒星模型提供约束。
2011-09-12 astro-ph.SR
Simulations of magneto-acoustic pulsations in atmospheres of rapidly oscillating Ap stars
快速振荡的Ap型恒星在天体物理学上表现出一种有趣的组合,即类似偶极的强磁场和类似太阳的高泛音p型脉动。最近对这些恒星的时间分辨光谱分析揭示了一幅复杂的磁声脉动波传播图,其振幅和相位随大气高度的变化而强烈变化。为了解释这些观测结果,并获得一个新的见解到大气动力学的roAp星,我们进行了2-D的时间依赖性,非线性磁流体动力学模拟波的一个现实的大气分层的一个冷Ap星。我们探索了一个网格的模拟在一个很宽的参数空间,治疗振荡的速度,磁场和热力学量在自洽的方式。我们的模拟促进了一个新的理解大气和磁场对磁声波的传播和反射特性的影响,节点表面的形成,以及不同数量的相对变化。我们的模拟再现了所观察到的roAp星脉动行为的所有主要特征。我们表明,第一次,在roAp大气中的脉动的整体深度依赖性的强烈影响,在光球基地的密度反演。
2009-09-07 astro-ph.SR
Calibrating chemical mixing induced by internal gravity waves based on hydrodynamical simulations; The chemical evolution of OB-type stars
本研究基于流体动力学模拟校准内重力波混合系数A,在MESA中实现该混合剖面,发现A随恒星质量增大,IGW混合无需快速旋转即可解释富氮恒星,并为星震学提供约束。
2025-02-18 astro-ph.SR
From hydrodynamics to N-body simulations of star clusters: mergers and rotation
我们提出了一种新的方法来获得更真实的初始条件的N体模拟的年轻星团。我们从流体动力学模拟分子云坍缩的输出,其中恒星的形成与下沉粒子建模。在我们的方法中,我们瞬间从这些流体动力学模拟输出中去除气体,以模拟恒星反馈引起的气体嵌入阶段的结束。然后,我们强制执行一个现实的初始质量函数的基础上,他们的质量和位置,通过分裂或加入汇粒子。这样的初始条件包含了关于年轻星团的空间分布以及运动学和动力学状态的更一致的信息,这是正确研究这些系统的基础。例如,通过将我们的方法应用于一组先前运行的流体动力学模拟,我们发现年轻星团的早期演化受到气体去除和子结构早期干合并的影响。这种早期的演化可以快速消除我们的(子)集群在嵌入阶段获得的旋转,或者在两体弛豫作用于更长的时间尺度之前,通过子结构合并提供角动量来“燃料”它。
2020-12-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Impact of rotation on the evolution of convective vortices in collapsing stars
我们研究了恒星坍缩过程中自转对对流涡旋流体动力学演化的影响。使用线性流体动力学方程,我们研究的旋涡从它们的初始半径在对流壳的较小的半径,他们预计将遇到的超新星激波的演变。我们发现,涡的演变主要是由两个效果:加速的下降和随之而来的旋转速度。前一种效应导致涡的径向拉伸,从而限制了涡的速度。后一种效应导致涡旋在旋转方向上的角变形,放大了它们的非径向速度。我们表明,旋转的旋涡的径向速度没有显着的影响。我们研究了声波发射,发现它对旋转不敏感。最后,我们分析了共转点的影响,发现它对整体声波发射的影响很小。
2021-03-09 astro-ph.SR
Angular Momentum Transport and Variability in Boundary Layers of Accretion Disks Driven by Global Acoustic Modes
吸积盘吸积到弱磁化的中心物体上,例如恒星,不可避免地伴随着表面附近边界层的形成,其中物质从盘的高超声速轨道速度减慢到恒星的旋转速度。我们进行高分辨率的二维流体动力学模拟在赤道平面的天体物理边界层的目的是探索非轴对称结构,形成那里的动力学。我们一般发现,在边界层的超音速剪切激发非轴对称准稳态声学模式,被困在表面之间的恒星和Lindblad共振盘。这些模式旋转在一个旋转的方式,是稳定的数百个轨道周期,并有一个模式的速度是小于和数量级的旋转速度在磁盘的内边缘。这些固有的全局模式的起源是密切相关的系统中的共转放大器的操作。弱激波中声模的耗散为角动量和质量输运提供了一种通用机制,即使在纯流体动力学(即非磁化)边界层中也是如此。我们讨论了可能的影响,这些被困模式解释的变化,在吸积紧凑的对象。
2012-09-30 astro-ph.SR
Stellar hydrodynamical modeling of dwarf galaxies: simulation methodology, tests, and first results
宇宙学模拟仍然缺乏足够详细的数值分辨率或物理过程来模拟矮星系。因此,对单个矮星系的精确数值模拟仍然是需要的。我们的目标是(i)详细研究恒星和气体之间的耦合在星系中,利用所谓的恒星流体动力学的方法,和(ii)研究化学动力学演化的个别星系开始自洽计算的初始气体分布。我们提出了一种新的化学动力学代码,其中气体的动力学计算使用通常的流体动力学方程,而恒星的动力学描述的恒星流体动力学方法,解决了碰撞玻尔兹曼方程的前三个时刻。来自恒星风和垂死恒星的反馈被详细跟踪。特别是,一个新的和详细的方法已经发展到跟踪的各种恒星星族,这使得一个精确的计算取决于恒星年龄的恒星反馈的老化。我们建立了矮星系的初始平衡模型,考虑到气体的自引力,并提出不同程度的旋转支持。高旋转支持的模型发展突出的双极外流,在这些模型中,一个新出生的恒星星族优先集中在银河系中平面。几乎没有旋转支持的模型吹走了大部分气体,由此产生的恒星分布被扩展和扩散。恒星动力学是星系演化的一个重要方面。如果我们人为地抑制恒星动力学,超新星爆炸就会发生在被先前的恒星风活动加热和稀释的介质中,从而人为地增强恒星反馈(删节)。
2015-04-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
The surface nitrogen abundance of a massive star in relation to its oscillations, rotation, and magnetic field
我们组成了银河系中68颗大质量恒星的样本,其投影旋转速度,有效温度和重力可从高精度光谱测量中获得。这里考虑的另外七个观测变量是它们的表面氮丰度、旋转频率、磁场强度以及它们的主要声波和重力振荡模式的振幅和频率。多元线性回归估计的氮丰度结合主成分分析,解决数据的不完整和截断的性质后,揭示了有效的温度和频率的占主导地位的声波振荡模式是唯一的两个显着的预测因子的氮丰度,而预计的旋转速度和旋转频率没有预测能力。优势重力模式和磁场强度与有效温度相关,但对氮丰度没有预测能力。我们的研究结果完全基于观测和适当的统计处理,并呼吁在评估恒星演化计算结果的新策略。
2013-12-15 astro-ph.SR
Simulations of magneto-hydrodynamic waves in atmospheres of roAp stars
我们报告的二维时间相关的非线性磁流体动力学模拟波在大气中的roAp星。我们探索了一个网格的模拟在一个广泛的参数空间。我们的研究目的是了解大气和磁场对磁声波的传播和反射特性、激波和节点层的形成的影响。
2009-01-09 astro-ph.SR
Physics of rotation: problems and challenges
我们研究了目前关于旋转恒星的讨论中的一些争论点:形状,重力暗化,临界速度,质量损失率,流体动力学不稳定性,内部混合和N-富集。旋转混合的研究需要高质量的数据和仔细的分析。从最近的研究中,这些条件得到满足,旋转混合得到了很好的证实。与恒星风的磁耦合可能产生一个明显的矛盾,即低自转和高N-富集的恒星。我们指出,它,而不是证实了大作用的剪切差旋转恒星的运输过程。新的相互作用的双星模型也显示了剪切和混合可能会加强密切的双星,无论是旋转或潮汐相互作用。
2014-08-08 astro-ph.SR
Impact of general differential rotation on gravity waves in rapidly rotating stars
差异旋转在恒星演化中起着关键作用,它触发流体动力学不稳定性和大尺度运动,导致化学物质和角动量的传输,并改变重力惯性波的传播和频谱。因此,研究它对重力波传播的影响以建立可靠的地震诊断工具是至关重要的,特别是对于快速旋转的恒星,其中旋转的微扰处理失败。推广以前的工作中所做的情况下,均匀旋转,我们推导出一个本地色散关系的重力波在差分旋转的明星,考虑到旋转的全部效果(科里奥利和离心加速度)。然后我们把轴对称波的传播模型化为射线的传播。这使我们能够有效地探测各种不同旋转状态下的波的性质。
2018-12-07 astro-ph.SR
3D Hydrodynamical Simulations of a Brown Dwarf Accretion by a Main-Sequence Star and its Impact on the Surface Li Abundance
主序(MS)和(或)RGB中的锂耗尽(增强)恒星构成了一个令人困惑的谜团。目前,对于能够实现这种Li消耗(增强)的机制仍然没有明确的答案。一个可能的解释来自于仍然有争议的观测证据,即MS恒星中的Li丰度不足,并且在某些RGB恒星中Li丰度和旋转速度之间存在正相关,这表明恒星与行星状物体的碰撞是一种可能的解决方案。在这项研究中,我们探索这种情况下,第一次进行3D流体动力学模拟的0.019钼褐矮星碰撞MS星在不同的初始条件下。这使我们能够收集有关对物理结构的影响以及宿主恒星中最终Li含量的信息。
2020-02-14 astro-ph.SR physics.comp-ph
Helioseismology in a bottle: modal acoustic velocimetry
太阳内部自转差的测量是日震学的重大成就之一,为恒星物理提供了重要的约束条件。该技术依赖于观察和分析恒星中p模式的旋转诱导分裂。在这里,我们展示了第一次使用的技术在实验室环境中。我们应用它在一个球形空腔与旋转的中心核心(球形库埃特流),以确定平均方位角速度的空气填充的空腔。我们使用扬声器激发一些声学共振(类似于太阳中的p模式),并使用外部球体上的小麦克风阵列记录响应。许多观察到的声学模式显示旋转引起的分裂,这使我们能够进行反演,以确定空气的方位角速度作为半径和纬度的函数。我们验证的方法通过比较获得的速度场反演对速度剖面测量与校准的热膜风速计。这种“模态声学测速”技术具有很大的潜力,实验室设置涉及旋转流体在轴对称腔。这将是有用的,特别是在液态金属直接光学方法是不合适的,超声技术非常具有挑战性的最好的。
2014-10-14 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.pop-ph
A core-sensitive mixed $f$/$g$ mode of the Sun predicted by wave topology and hydrodynamical simulation
本研究借助太阳内部可压缩流体动力学模拟与波拓扑理论,发现一种周期约1小时的太阳混合$f$/$g$振荡模式,该模式对核心自转高度敏感,为探测太阳核心提供新方法。
2025-06-13 astro-ph.SR cond-mat.mes-hall
Three Dimensional Magneto Hydrodynamical Simulations of Gravitational Collapse of a 15Msun Star
我们详细介绍了我们新开发的两个不同的三维磁流体动力学代码。我们的代码之一是写在牛顿极限(NMHD),另一个是在完全广义相对论代码(GRMHD)。这两个代码采用自适应网格细化,并在GRMHD中,该度量的演变与“鲍姆加特-夏皮罗-柴田-中村”的形式主义被称为目前最稳定的方法。我们做了几个测试问题,作为第一个实际测试,我们计算了一个$15M_\odot$星的引力坍缩。计算结果表明:(1)在强磁化模型中,原中子星驱动高速双极外流沿自转轴运动,(2)出现单臂螺旋结构,这是由低$|T/W|$不稳定性引起的;(3)通过对GRMHD和NMHD模型的比较,发现在GRMHD模型中,由于引力作用的增强,最大密度增加了约$\sim30%$。这些特征与前人的研究结果吻合得很好,因此,我们的程序可以用于大质量恒星引力坍缩的数值模拟。
2010-11-05 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Rotation in young massive star clusters
湍流分子云的流体动力学模拟表明,星团的形成是由几个子团的分层合并。我们运行平滑粒子流体动力学模拟的顺磁支持的分子云的质量范围从1700到43000 Msun。我们研究的运动学演变的主要集群,在每个云的形式。我们发现,母气获得显着的旋转,因为在分级组装过程中的大规模扭矩。嵌入星团的恒星部分继承了母气体的旋转特征。只有最终质量小于几个X 100 Msun的星团没有显示出任何明显的旋转迹象。我们模拟的星团有很高的椭圆率(在t= 400万年时约为0.4-0.5)和亚维里(Q_vir<~0.4)。由于亚维里坍缩,旋转的信号比径向运动更强。我们的研究结果表明,旋转是常见的嵌入式大质量(>~1000 Msun)星团。这可能为层次组装场景提供关键的观察测试。
2017-02-01 astro-ph.GA astro-ph.SR