基于二维流体动力学模拟的对流核超射随恒星质量变化的研究

我们对质量范围从 3 $M_\odot$ 到 20 $M_\odot$ 的零龄主序星进行了核对流二维数值模拟。模拟使用完全可压缩时间隐式代码 MUSIC 完成。我们研究了描述对流流体越过对流边界的弹道过程的超射效率，作为恒星质量和光度的函数。我们还研究了人为增加 3 $M_\odot$ 模型恒星光度的影响。模拟覆盖了数百至数千个对流翻转时间尺度。应用先前为对流包层开发的极端羽流事件框架，我们推导出超射长度作为恒星质量的函数。我们发现超射距离（$d_{\rm ov}$）随恒星光度（$L$）和对流核半径（$r_{\rm conv}$）缩放。我们推导出标度律 $d_{\rm ov} \propto L^{1/3} r_{\rm conv}^{1/2}$，将其植入一维恒星演化代码中，并将所得恒星模型与观测进行比较。该标度预测超射距离值随恒星质量显著增加，在定性上与观测一致。然而在定量上，对于质量 $\gtrsim 10 M_\odot$ 的预测值被低估。我们的二维模拟显示在对流核的 Schwarzschild 边界正上方形成了近绝热层，正如近期对流三维模拟所展现的那样。最明亮的模型显示近绝热层尺寸随时间增长。当近绝热层上边界接近最大超射长度且模拟时间超过超射层典型热扩散时间尺度时，该增长似乎放缓。