旋转 A 型星核心对流的模拟：微分旋转与渗透

我们报告了对 2 太阳质量 A 型星内部对流的三维模拟结果，考察了不同旋转速率下的情形。模型聚焦于星体半径内侧 30% 的区域，从而包含了对流核心及其周围部分辐射包层。我们采用自研的 anelastic spherical harmonic (ASH) 代码，对解决 anelastic 近似下的可压缩 Navier-Stokes 方程进行计算，以探讨可跨越多个尺度高度的高度非线性流动。我们发现，这些星体的核心会出现微分旋转，其中在旋转 Rossby 数 (R_{oc}) 小于 1 的星体模拟中，中心柱面区域呈现显著的慢速旋转。这种微分旋转源于由非线性对流对星体总体旋转的重新分配所致。渗透性对流运动可延伸至上方的辐射区，使其中心区域呈椭圆形（沿旋转轴方向），实现近似绝热分层。随后以弱循环包围该区域，其周围存在渗透运动区，渗透程度在赤道处高于极地处，使整个域体验至少某种对流混合呈现球形。我们评估了在改变外部辐射区稳定性条件下的渗透程度，以及由此产生的弱循环。对流柱可激发辐射包层中的重力波，范围涵盖从多个尺度的局部涟漪到一些惊人的人类共振。