恒星中原子扩散诱导的指状对流：三维数值计算及其在恒星模型中的应用

已知富铁层会通过重力沉降和辐射悬浮的综合作用在恒星次表面形成。它们的存在、性质和详细结构会影响各种恒星脉动模式的激发过程，因此必须仔细建模以便更好地解释 Kepler 星震数据。在本文中，我们研究了 A 型星中原子扩散与指状对流之间的相互作用，及其在铁积聚层的建立和演化中的作用。为此，我们结合了指状对流的三维理想化数值模拟和一维真实恒星模型。利用三维模拟，我们首先验证了 Brown 等人 (2013) 最近提出的指状对流混合规定，并确定了哪些系统参数（铁的总质量、铁扩散率、热扩散率等）在层的整体演化中起作用。随后，我们将 Brown 等人 (2013) 的规定实施到 Toulouse-Geneva 演化代码中，以研究恒星表面下方铁丰度剖面的演化。我们发现，正如 Th\'eado 等人 (2009) 首先讨论的那样，当忽略氦的并发沉降时，这种积聚会迅速导致平均分子量剖面的反转，进而驱动指状对流。后者将铁与周围物质非常有效地混合，导致形成的铁层非常弱。然而，考虑氦沉降会部分稳定铁剖面以抵抗指状对流，从而可以积聚大量的铁超丰度。不透明度也因此显著增加，在某些情况下最终触发动力学对流。