红巨星分支恒星内部重力波的3D流体动力学模拟
太阳与恒星天体物理
2023-04-26 v1
摘要
我们展示了低质量红巨星分支(RGB)恒星辐射内部内部重力波(IGWs)激发与传播的首次3D流体动力学模拟。我们使用PPMstar显式气体动力学代码,模拟了一颗1.2的上RGB恒星的部分对流包层和直至氢燃烧壳层的全部辐射区。我们针对不同的网格分辨率(768、1536和2880)、一系列驱动光度以及两种不同的层结(对应于隆起光度和RGB顶端)进行了模拟。我们的RGB顶端模拟可直接在标称光度下进行,避免了对较低光度进行外推的需要。我们观测到一个丰富的、连续的IGW谱,其总功率的很大一部分位于高波数处。通过追踪稳定层中被动染料的随时间演化,我们发现模拟中的IGW混合弱于基于剪切混合的简单解析公式的预测,且不足以解释缺失的RGB额外混合。然而,由于我们的模拟只包含有限部分的对流包层,我们可能低估了IGW混合的效率。与我们的基准设置相比,将其径向范围扩大四倍可使对流速度提高至多2倍,IGW速度提高至多4倍。我们还报道了约穿透区的形成,并有证据表明IGW是由 overshoot 进入稳定层的羽流激发的。
引用
@article{arxiv.2303.07332,
title = {3D hydrodynamics simulations of internal gravity waves in red giant branch stars},
author = {Simon Blouin and Huaqing Mao and Falk Herwig and Pavel Denissenkov and Paul R. Woodward and William R. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.07332},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 29 figures, movies at https://www.ppmstar.org, resubmitted to MNRAS