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蓝离散星的双星形成机制

陈雪飞  
【摘要】:蓝离散星因为其特殊的观测特征受到越来越多的关注。这类星与标准的恒星演化理论不符,同时因为它们亮而蓝,几颗蓝离散星可以极大地改变一个星团的积分光谱特性,所以在星族和星团研究中非常重要,而它们的形成途径对其观测特征起着关键性作用。目前,在各种星团中发现了大量双星存在的证据,因而双星相互作用形成蓝离散星的机制也逐渐受到重视。本论文综述蓝离散星的观测和理论研究现状,尤其是蓝离散星的双星机制;详细介绍了本人在攻读博士学位期间在该领域的一些研究工作。 我们详细研究了物质交换形成的蓝离散星的特征。Thermohaline mixing在研究中被当作一个依赖时间的扩散过程来处理。我们发现,该途径形成的蓝离散星,无论物质交换是否结束,都应该有明显的表面元素丰度异常,如CN反转、He增丰、Li贫等现象。物质交换结束后,表面元素丰度异常现象因Thermohaline mixing会有所削弱,但不会在短时标内消失。同时,case A和case B演化通过物质交换只能形成中、短周期的蓝离散星双星系统(周期小于40天),且具有圆形轨道。 通过一个比较完备的网格空间,我们研究了一个典型的位于短周期双星系统的蓝离散星F190的物质交换历史,并对其伴星的性质给出了预测。我们的结果表明,双星的case A演化,而并非人们通常认为的case B演化,更有可能形成这颗蓝离散星;这颗星目前很有可能还处在慢物质交换阶段,类似于Algol系统;其伴星是一颗冷星。F190与其伴星的质量比在5左右,因此,除非有非常高的信噪比,否则我们很难探测到来自伴星的信息。 我们研究了双星并合过程中一个重要参数——主星核与包层分界点对并合模型的影响。我们发现,如果该分界点在主星的核反应区之外,我们可以忽略其对并合星的影响,包括温度、光度、演化、在主序停留的时标等。但如果该分界点取到了核反应区内部,越靠近中心,并合星的演化轨迹越往左上平移,即温度和光度均有明显增加,同时,其在主序的寿命也会变长。核反应区是目前我们认为的一个比较合理的主序星核与包层分界点。 假设恒星99%的光度来自核,伴星的物质与主星包层的物质均匀混合,即双星经过W UMa方式并合,我们详细研究了慢物质交换和快物质交换这两种途径形成的蓝离散星。主星质量范围为0.89——2.00M_☉。初步结果如下:(1)随着质量的减小,并合星并没有向蓝端(零龄主序)聚集的趋势。这与前人的理论估计不同,却可以解释观测上小质量蓝离散星的颜色弥散;(2)这两种途经无法形成星团拐点附近的蓝离散星,除非在并合过程中有非常大的物质损失,或者更小质量双星(主星质量小于0.89M_☉)存在较大的角动量损失使得这些系统提前并合。拐点附近的蓝离散星可能是通过动力学不稳定的物质交换形成的。


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