模拟黑子恒星中的声波

振荡的声学模式受到恒星活动的影响，然而黑子如何促成这些变化尚不清楚。在此，我们研究了黑子对高活性恒星中角阶数 $\ell \leq 2$ 的全局模式的非磁性影响，并表征了合成光曲线上的黑子地震签名。我们执行线性声波的 3D 时域模拟，以研究其与模型黑子的相互作用。我们将黑子建模为相对于对流稳定恒星背景（基于太阳 Model S 构建）的声速分层的 3D 变化。通过考虑不同的深度和扰动幅度，我们进行了一项参数研究。精确的数值模拟允许在超越一阶微扰理论的情况下研究波场 - 黑子相互作用。轴对称模式与黑子的相互作用具有强烈的非线性。随着模式频率的增加，径向模式的频率偏移超过了线性理论预测的值，而 $\ell=2, m=0$ 模式的偏移则小于线性理论的预测，且在 $m=0$ 和 $m=1$ 模式频率之间形成了类似避免交叉的图样。非线性行为随黑子幅度的增加和/或深度的减小而增强。线性理论仍能正确重现非轴对称模式的偏移。在非线性机制下，模式本征函数并非纯球谐函数，而是不同球谐函数的混合。这种模式混合连同频率变化，可能导致在观测到的声功率谱中对模式的误识别。