湍流压对中小质量恒星后期演化的影响(I)湍流压对内部结构和演化的影响

本文研究了２８Ｍ⊙和７Ｍ⊙恒星由主序到红巨星和ＡＧＢ星阶段的演化．结果发现,湍流压的存在对质量较大的７Ｍ⊙恒星的内部结构有较大的影响,它将使氢燃烧壳层明显变厚并较早地消失;使恒星中心的温度降低;使ＨＲ图中的演化轨迹向温度降低和光度减小的方向变化;使氢壳层燃烧出现周期性脉动;氦壳层的热脉动周期变短等等．但是,对于质量较小的２８Ｍ⊙恒星,湍流压的效应很微小．     

AGB星的超星风与热脉动的研究

至今国际上对ＡＧＢ星的超星风、热脉动及振动的理论研究工作中都忽略了湍流压的存在，然而对于一个整个外壳都处于完全对流的ＡＧＢ星，湍流压是存在的，并且由于湍流压的存在将对气体压强、密度、温度以及各热力学量产生影响，因而对ＡＧＢ星的超星风、热脉动及振动产生影响。本文以恒星结构演化理论中常用的混合程对流理论为基础，给出了湍流压以及考虑湍流压情况下恒星内部物态方程和各热力学量的表达式，并给出了判别恒星外壳产生动力学非稳定性的判据，并在此基础上研究了质量为２．８Ｍ⊙和７Ｍ⊙的恒星从主序到ＡＧＢ星的演化。目的是研究有湍流压情况下ＡＧＢ星的超星风及热脉动的机理。结果表明，对于７Ｍ⊙恒星，在红巨星及ＡＧＢ阶段，湍流压可以达到总压强的３０％，并且对恒星的结构产生重要影响，对于２．８Ｍ⊙恒星，在红巨星及ＡＧＢ阶段影响较小。由于湍流压的作用，２．８Ｍ⊙和７Ｍ⊙恒星在ＡＧＢ阶段和红巨星阶段，靠近表面的区域会出现动力学非稳定性，造成物质向外喷流，这就是ＡＧＢ星和红巨星产生强大星风的物质损失的原因。研究还表明，湍流压效应造成７Ｍ⊙ＡＧＢ星的氢燃烧壳层产生主周期为５０年的脉动现象，同时使氦燃烧壳层的热脉动提前发生和周期变短     

湍流压对中小质量恒星后期演化的影响(I)湍流压、物态方程及热力学量的计算

本文以恒星结构演化理论中常用的混合程对流理论为基础，给出了湍流压以及考虑湍流压情况下恒星内部物态方程和各热力学量的表达式．在此基础上研究了质量为２．８Ｍ⊙和７Ｍ⊙的恒星由主序演化到红巨星和ＡＧＢ星阶段其湍流压的大小．结果证明，在红巨星和ＡＧＢ阶段，靠近恒星表面区域内湍流压可以达到总压强的３０％．     

湍流压对中小质量恒星后期演化的影响：（Ⅰ）湍流压,物态方程及热…

本以恒星结构演化理论中常用的混合程对流理论为基础，给出了湍流压以及考虑湍流压情况下恒星内部物态方程和各热力学量的表达式。在此基础上研究了质量为２．８Ｍ和７Ｍ的恒星由主序演化到红巨星和ＡＧＢ星阶段其湍流压的大小。结果证明，在红巨星和ＡＧＢ阶段，靠近恒星表面区域内湍流压可以达到总压强的３０％。     

2.8M⊙碳AGB星的形成和演化

在混合程对流理论基础上建立了湍流压的恒星结构与演化理论,以及在对流外壳中出现动力学非稳定性的判据。在此基础上研究了初始质量为2.8M⊙的星族I恒星从主序星到碳AGB星的质量非守恒演化。结果表明,在RGB星和AGB星阶段,靠近恒星表面区域内湍流压可以达到总压强的30％。且湍流压效应可能是导致RGB星和AGB星靠近表面区域产生了动力学非稳定性,从而造成物质向外逃逸的原因,我们认为湍流压效应可能就是造成有效温度低因而辐射压也低的RGB星产生强星风,以及AGB星产生超星风的物理原因,还发现当氦燃烧层源厚度与层源质量的比值小于0.04R⊙／M⊙时,层源内会出现热核反应的非稳定现象,即出现热脉动,且2.8M⊙AGB星经过6次热脉动后,恒星表面的C／O超过1,恒星演化成碳AGB星。     

湍流压对中小质量恒星后期演化的影响（Ⅲ）红巨星和AGB星产生强？…

本提供了一个判别红巨星和ＡＧＢ星对流外壳中是否会产生动力学非稳定性的条件。根据这个条件和对２．８Ｍ⊙及７Ｍ⊙恒星从主序列到巨星阶段和ＡＧＢ阶段的演化计算,可以证明,湍流压效应是导致红居星和ＡＢＧ星靠近表达区域产生动力学非稳定性,从而造成质向外喷流的原因,并认为它就是造成红巨星和ＡＧＢ星表面温度很低（因而辐射压很低）从而产生强大星风物质损失的物理原因。     

湍流压对中小质量恒星后期演化的影响(Ⅲ)红巨星和AGB星产生强大星风物质损失的机理研究

本文提供了一个判别红巨星和ＡＧＢ星对流外壳中是否会产生动力学非稳定性的条件．根据这个条件和对２８Ｍ及７Ｍ恒星从主序到巨星阶段和ＡＧＢ阶段的演化计算,可以证明,湍流压效应是导致红巨星和ＡＧＢ星靠近表面区域产生动力学非稳定性,从而造成物质向外喷流的原因．并认为它就是造成红巨星和ＡＧＢ星表面温度很低（因而辐射压很低）从而产生强大星风物质损失的物理原因．     

中等质量星演化中的蓝拐和CNO双循环

天体物理学家第一次成功地计算中等质量恒星演化到中心氦燃烧阶段，就发现蓝拐现象，它是赫罗图上形成黄巨星分支的重要理论条件。但由于蓝拐对很多输入物理，如对流的混合长理论，对流超射，初始元素丰度等都十分敏感稍稍不同就会抑制或触发蓝拐，因此蓝拐的激发机制一直没有满意的理论。本文回顾了蓝拐的研究历史，并对中等质量恒星在演化过程中的蓝拐的激发机制问题进行理论分析，给出一个蓝拐整个过程的物理图象。本文探寻了氢燃烧核反应的CNO循环过程对蓝拐的影响，用两种不同的方法处理CNO循环，在第一种模型中保持^14N丰度不变；而在第二种模型中计算了^16O向^14N的转化过程。结果模型一中出现了蓝拐而模型二中没有蓝拐。在对两种模型的比较中，我们进一步研究蓝拐的触发机制。我们注意到蓝拐的一个重要特性，恒星内部的核反应产能增加决定了蓝拐光度的上升；同时对于一个内部产能恒定的恒星，恒星外壳的膨胀和收缩将决定恒星表面的有效温度。根据这点，对恒星内部和外壳的各种物理量进行了研究，并着重注意了恒星外壳对内部产能变化的反应。我们发现RGB阶段产生的氢丰度不连续区的跳变是恒星光度上升的一个关键因素，当氢壳层的外边缘接触到氢跳变的时候，突然增加的氢丰度使氢燃烧壳层变宽，产能也增大。氢壳层产能的增加伴随着氢壳层温度的增加，过多的热量需要传输，使氢壳层膨胀，这样密度降低就可以控制氢壳层燃烧稳定增加。我们发现恒星外壳遵循位力定理，位力定理结合光度公式，决定了中心氦燃烧期间光度上升时只有两种选择，外壳膨胀有效温度变小，或者外壳收缩有效温度上升。恒星外壳对内部产能增加的响应，选择哪种方法，取决于外壳的对流程度。对流居优的外壳，氢壳层过多的热量导致外对流继续发展，有效温度下降，恒星沿RGB向上移动；辐射居优的外壳将升温提高自己的热传导能力，并发现恒星是否发生蓝拐取决于一个关键的值ηcrit，RGB底部η值小于ηcrit的模型将有蓝拐，ηcrit值在0.3-0.5之间，并与恒星的总质量有一定的关系。依靠本文得出的蓝拐机制，我们对一些影响蓝拐的物理因素做了解释。主序期间的中心对流以超射导致氢跳变也将离中心远，氢燃烧壳层将难以到达氢跳变，蓝拐向蓝延伸的距离也就短了。外对流超射使氢跳变的位置更靠近中心，氢壳层可以在较早的时间到达氢跳变，蓝拐产生的可能性增大。质量损失将把恒星表面的物质抛弃，使恒星的氢轮廓处于温度更低的位置，氢壳层向氢跳变移动的速度减慢，从而压制蓝拐。OPAL不透明度较大的区域产生额外的对流区，η较大，实现蓝拐过程比LAOL的更难。本文第一章概述中等质量星的演化，蓝拐和各种输入物理关系，包括了不透明度，对流超射等对蓝拐的影响，介绍已有的蓝拐激发机制，蓝拐的重要性。第二章对CNO双循环核反应对中等质量星的产能贡献和CNO循环的处理方法进行介绍，并对计算结果进行初步分析。第三章通过对两个典型恒星演化模型的比较描述了蓝拐的物理机制。第四章总结了整个工作。     

8M⊙恒星演化过程中湍流应力作用效果的分析

以恒星结构与演化理论中常用的混合程理论为基础，将湍流作用表现出来的宏观应力引入恒星结构与演化模型中的流体静力学平衡方程．通过计算8M⊙恒星从主序星到早期AGB星演化过程中湍流应力梯度与引力的比值来研究湍流作用对恒星演化与结构的影响．结果发现：在核燃烧阶段其比值很小，湍流作用几乎可以忽略；但在RGB和早期AGB演化阶段，发现在恒星外部存在一个湍流应力梯度为引力的几倍到几十倍的很小区域，而该小区域以外的对流区内湍流作用力能达到引力的65％，这些对AGB星的中心温度变化与热脉动发生的时间等恒星结构与演化规律有不同程度的影响．     

中等质量恒星在赫罗图中由E-AGB星进入TP-AGB星的分界点

通过对3～10 M_☉恒星在赫罗图上演化轨迹的研究,分析恒星内部氦壳层燃烧峰值处能量、密度、温度、氦壳层表面光度与恒星表面光度比及恒星半径的变化,给出了中等质量恒星由早期AGB星演化至热脉冲AGB星阶段在赫罗图上的分界点,与119颗碳星的观测结果吻合得相当好.同时提出:在恒星演化至该分界点之后,其星风物质损失公式可能需要引入一个与表面光度无关的量以主导超星风的形成.在此基础上,通过对考虑湍流压效应下5 M_☉恒星的结构和演化及星风物质损失率的分析,发现湍流压在热脉冲AGB星阶段对星风物质损失影响较大,从而使得热脉冲AGB星的湍流压不可忽略,进而提出了影响热脉冲AGB星星风物质损失的可能的物理因素.     

AGB星氦燃烧壳层源出现非稳定热核反应的判据

建立了热脉动AGB星氦燃烧壳层源出现非稳定热核反应的判据,新判据包含 了丰富的物理信息,它不仅与热脉动AGB星氦燃烧壳层源的几何性质有关,而且与氦燃 烧壳层源的力学、热学和化学的性质都有关． 提出了热脉动AGB星氦燃烧壳层源非稳定热核反应的发生和消失的机理,它可表述 为:热脉动AGB星氦燃烧壳层源的局部区域出现对流不稳定区会触发非稳定热核反应的 发生,非稳定热核反应会促使氦燃烧壳层源急速膨胀,氦燃烧壳层源的急速几何形变会消 除非稳定热核反应． 用改进后的Kippenhahn恒星演化程序对5M(?)恒星进行了从主序星到热脉动AGB 星的演化模型计算,结果表明新判据能很好地反映5M(?)AGB星氦燃烧壳层源的热核反应 情况．并得出5M(?)热脉动AGB星在第6次热脉动周期阶段,被挖掘到热脉动AGB星 表面的元素主要是在温度lgT2／K<8．155和密度4．0相似文献   

新不透明度下对流超射对大中质量恒星演化的影响

本文采用国际上最新的辐射不透明度表，计算了有对流超射的两颗大中质量星从主序到中心氦燃烧结束阶段的演化，并和经典对流条件下的演化结果进行比较，发现恒星在赫罗图中的演化轨迹，中心氢、氦燃烧寿命，氢壳层源的特性都有明显变化，还注意到中等质量恒星的Tc-ρc关系对是否有对流超射较为敏感，并对这些变化进行了理论分析．     

8M_■恒星演化过程中湍流应力作用效果的分析

以恒星结构与演化理论中常用的混合程理论为基础,将湍流作用表现出来的宏 观应力引入恒星结构与演化模型中的流体静力学平衡方程．通过计算8M(?)恒星从主序星 到早期AGB星演化过程中湍流应力梯度与引力的比值来研究湍流作用对恒星演化与结构 的影响．结果发现:在核燃烧阶段其比值很小,湍流作用几乎可以忽略;但在RGB和早 期AGB演化阶段,发现在恒星外部存在一个湍流应力梯度为引力的几倍到几十倍的很小 区域,而该小区域以外的对流区内湍流作用力能达到引力的65％,这些对AGB星的中心 温度变化与热脉动发生的时间等恒星结构与演化规律有不同程度的影响．     

新不透明度下对流超射对大中质量恒星演化的影响

本采用国际上最新的辐射不透明度表，计算了有对流超射的两颗大中质量星从主序到中心氦燃烧结束阶段的演化，并和经典对流条件下的演化结果进行比较，发现恒星在赫罗图中的演化轨迹，中心氢、氦燃烧寿命，氢壳层源的特性都有明显变化，还注意到中等质量恒星的Ｔｃ－ρｃ关系对是否有对流超射较为敏感，并对这些变化进行了理论分析。     

小质量AGB星热脉冲阶段氟的核合成

本计算并讨论了当＾１３Ｃ以渐进注入方式进入氦燃烧壳层时，＾１９Ｆ在小质量ＡＧＢ星热脉冲中的核合成问题。采用小质量ＡＧＢ星热脉冲的氢氦混合燃烧模型，中子源为＾１３Ｃ（α，ｎ）＾１６Ｏ，质量则是脉冲开始时从氢燃烧壳层卷入的。对丰度的数值计算结果表明，在小质量ＡＧＢ星的热脉冲中，＾１９Ｆ是能够有效合成的，有效合成的温度Ｔ的范围为１．８≤Ｔｓ〈２．８（Ｔ８＝Ｔ／１０＾８Ｋ）。采用小质量ＡＧＢ星的挖掘模型     

OPAL不透明度对恒星结构和演化模型的影响

本利用国际上最新公司的ＯＰＡＬ不透明度表及相应的化学丰度，计算了三颗不同初始质量的星族Ｉ恒星的非守恒演化模型，并和过去长期采用的ＬＡＯＬ不透明度的结果进行详细比较，得出以下主要结论：（１）恒星ＨＲ图中的演化轨迹光度降低，主序位置明显向红方向移动；（２）恒星中心Ｈ，Ｈｅ燃烧寿命大大延长了；（３）小质量星氢燃烧核和对流核都变小，大、中质量星的中心对流核和燃烧核都有所增大；（４）恒星中心温度－密度关系     

中等质量星演化中的蓝拐和CNO双循环

天体物理学家第一次成功地计算中等质量恒星演化到中心氦燃烧阶段 ,就发现蓝拐现象 ,它是赫罗图上形成黄巨星分支的重要理论条件。但由于蓝拐对很多输入物理 ,如对流的混合长理论 ,对流超射 ,初始元素丰度等都十分敏感稍稍不同就会抑制或触发蓝拐 ,因此蓝拐的激发机制一直没有满意的理论。本文回顾了蓝拐的研究历史 ,并对中等质量恒星在演化过程中的蓝拐的激发机制问题进行理论分析 ,给出一个蓝拐整个过程的物理图象。本文探寻了氢燃烧核反应的CNO循环过程对蓝拐的影响 ,用两种不同的方法处理CNO循环 ,在第一种模型中保持14N丰度不变 ;而在第二种模型中计算了16 O向14N的转化过程。结果模型一中出现了蓝拐而模型二中没有蓝拐。在对两种模型的比较中 ,我们进一步研究蓝拐的触发机制。我们注意到蓝拐的一个重要特征 ,恒星内部的核反应产能增加决定了蓝拐光度的上升 ;同时对于一个内部产能恒定的恒星 ,恒星外壳的膨胀和收缩将决定恒星表面的有效温度。根据这点 ,对恒星内部和外壳的各种物理量进行了研究 ,并着重注意了恒星外壳对内部产能变化的反应。我们发现RGB阶段产生的氢丰度不连续区的跳变是恒星光度上升的一个关键因素 ,当氢壳层的外边缘接触到氢跳变的时候 ,突然增加的氢丰度使氢燃烧壳层变宽 ,产能     

OPAL不透明度对恒星结构和演化模型的影响

本文利用国际上最新公布的OPAL不透明度表及相应的化学丰度，计算了三颗不同初始质量的星族互恒星的非守恒演化模型，并和过去长期采用的LAOL不透明度的结果进行详细比较，得出以下主要结论：（1）恒星HR图中的演化轨迹光度降低，主序位置明显向红方向移动；（2）恒星中心H，He燃烧寿命大大延长了；（3）小质量星氢燃烧核和对流核都变小，大、中质量星的中心对流核和燃烧核都有所增大；（4）恒星中心温度－密度关系基本不受影响．     

对OH／IR星演化的模型研究

渐近巨星分南恒星（ＡＧＢ星）是一种晚期演化恒星,它是恒星作为以核反应释能为发光能源的天体的最后演化阶段。ＡＧＢ星阶段的恒星具有许多有趣的性质,如很大的质量损失率（因此形成很厚的拱星尘埃气体包层）,光变,热脉动（或Ｈe闪耀）,强的红外超量发射,分子脉泽发射等,弄清ＡＧＢ星的演化规律是研究恒星演化理论的重要任务。目前人们所知道的ＡＧＢ星的演化图景是,恒星经过漫长的主序演化之后,将经过红巨星（ＲＧＢ）阶     

转动恒星结构与演化研究

恒星的自转，是恒星结构和演化理论的难点。近年来有许多观测事实，特别是早型大质量星的观测事实，预示恒星的自转效应可能引起恒星内部的物质向外转移，造成恒星表面一些元素丰度超丰，并且对恒星结构和演化产生重要影响，因此，恒星的自转问题受到了越来越多的关注。考虑自转效应后，恒星结构和演经模型将是二维模型，本文综述了诸多作者如何将二维的恒星结构和演化模型简化为一维模型。作者在研究了以上作者的简化方法后，提出了一种比较简单的新方法。这种方法基于如下假设：假设在等势面上的温度，密度，压强，光度，化学组成和角速度等物理和化学量近似于均匀分布，并且这些量与等价球面上的量相同。（等价球面是假想的球面，它包围的体积与等势面包围的体积相等。）我们在等价球面上推出新的转动恒星结构和演化方程，构造出新的演化模型。这个模型与不考虑转动效应的演化模型相比，有以下变化：流体静力学平衡方程变化；辐射温度梯度变化，并引起对流判据变化；星风物质损失和角动量损失增大。作为转动恒星结构和演化模型的应用，我们研究了中，小质量星中心氦燃烧阶段在赫罗图中的演化轨迹发生来回摆动（又称为蓝回绕）的物理机制问题。有诸多作者曾经研究了可以影响蓝回绕的各种因素。但是不知道这些因素之间的内在联系，更无法判断这些因素中哪些因素是主要的。我们根据前人已经知道的对流超射效应与自转效应对蓝回绕的影响正好相反的事实，想到对比对流超射效应和自转效应对于同一颗星和同一化学组成所造成的内部结构的不同，以发现有哪些物理因素对于产生蓝回绕起主要作用以及各种物理因素之间的关系。初步分析的结果认为：蓝回绕的形状和中心氦燃烧阶段的总产能率的变化相关联。当总产能率主要由壳层氢产能率的变化所提供时，蓝回绕主要与氢丰度变化区（μ－梯度区）的氢丰度分布轮廓（X－profile)，μ－梯度区的温度，以及对外流区的深入程度密切相关。当总产能率由氢燃烧壳层和氦核的产能率变化所提供时，蓝回绕不仅与μ－梯度区的特性腾，还与氦核的大小和温度密切相关。另外，本文也分析了转动恒星中的物理机制，确定了今后的研究方向。