从头算恒星天体物理学：冷白矮星大气的可靠建模

在过去十年中，材料特性的从头算建模已广泛应用于各个研究领域，并被证明是预测极端条件下物质各种特性的有力工具。我们应用现代计算化学和材料科学方法，包括密度泛函理论（DFT），来解决冷白矮星（$T_{\rm eff}\rm <7000 \, K$）稠密大气建模中遗留的问题。我们对氢和氦主导大气中吸收机制的修订和改进工作，产生了一套新的大气模型。通过纳入Ly-$\rm \alpha$红翼不透明度，我们成功拟合了已知冷DA恒星的全部光谱能量分布。在后续工作中，我们拟合了大多数最冷恒星，其模型以富氢模型为主。这一发现挑战了我们对冷白矮星光谱演化的理解。我们讨论了一些例子，包括脉冲星PSR J0437-4715的冷伴星。理解冷白矮星的两个重要问题是负氢离子和分子碳在类流体、氦主导介质中的行为。我们使用从头算方法研究了这两种物质在稠密氦中的稳定性和不透明度。对$\rm C_2$的研究表明，在“特殊”DQp白矮星中观测到的吸收特征类似于受扰动的$\rm C_2$在稠密氦中的吸收。