探究差旋层对模拟 M 型矮星发电机的影响

近年来，观测者发现表现出显著磁活动的 M 型恒星的比例发生了急剧转变：在光谱型早于（质量大于）M3.5（0.35 M$_\odot$）的主序星中约为 $10\%$，而在晚于 M3.5 的恒星中接近 $90\%$。后者通常自转相当快，暗示着不同的自转减慢历史。引人注意的是，也正是晚于 M3.5 的主序星才变得完全对流，并可能不再包含差旋层（tachocline）——一个由日震学揭示的、分隔辐射区（RZ）和对流区（CZ）的转动剪切层。我们在此转向质量较大的 M 型恒星，以研究这样一层对其内部动力学可能产生的影响。利用球形三维 MHD 模拟代码 Rayleigh，我们比较了在快速自转（1、2 和 4 $\Omega_\odot$）的 M2（0.4 M$_\odot$）恒星中生成的的对流发电机的性质，其计算域要么终止于对流区底部，要么允许穿透到下方稳定区域。我们发现，差旋层对于这些恒星中强环向磁辫（toroidal wreaths）的组织并非必要，尽管它的存在可以增强平均场振幅与恒星自转率的耦合。此外，在经历周期性循环的恒星中，我们发现差旋层的存在往往使循环比原本更长且更规则。最后，我们发现差旋层有助于增强表面极向场并将其组织成更大的空间尺度，这两者都为通过磁化星风更快速地损失角动量提供了有利条件。