基于流体动力学模拟校准内重力波诱导的化学混合；OB型星的化学演化
太阳与恒星天体物理
2025-03-26 v1
摘要
研究表明，内重力波（IGW）有助于具有对流核和辐射包层恒星中的化学元素输运。最近对中等质量恒星对流的二维流体动力学模拟为这种波的化学混合效率提供了估计。来自 IGW 混合的化学扩散系数由常数 A 乘以波速度的平方描述。然而，A 的值仍未被此类模拟约束。本工作旨在研究 A 可以取什么值，以重现观测到的最富氮大质量恒星的表面氮丰度。此外，我们讨论了 IGW 混合相对于旋转混合的普遍性。我们在一维恒星演化代码 MESA 中提供了这些由流体动力学模拟预测的混合分布的实现。我们使用这种新的 IGW 混合实现计算了 3 到 30Msun 之间恒星的演化轨迹，并研究了参与 CNO 循环的同位素（特别是 N14 同位素）表面丰度的演化。我们表明，这种由 IGW 混合预测化学扩散系数的一维框架产生了与流体动力学模拟一致的混合分布形态。我们发现，为了重现最富氮的恒星，A 的值必须随质量增加。假设这些校准的 A 值，IGW 混合是一种无需快速旋转即可重现充分混合恒星的潜在机制。我们为未来的理论研究提供了 IGW 混合效率的观测限制。未来考虑 IGW 混合的星震学建模工作将能够对对流核质量施加额外约束，因为我们的模型预测，如果 IGW 混合确实有效，对流核应该显著更大。
引用
@article{arxiv.2502.13204,
title = {Calibrating chemical mixing induced by internal gravity waves based on hydrodynamical simulations; The chemical evolution of OB-type stars},
author = {J. S. G. Mombarg and A. Varghese and R. P. Ratnasingam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.13204},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics. 12 pages. Full abstract in PDF