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冷星中的小尺度发电机:I. 主序光谱型的分层与近表面对流变化

太阳与恒星天体物理 2023-07-21 v2

摘要

部分小尺度太阳磁流可归因于在近表面对流中运行的小尺度发电机(SSD)。SSD磁场对太阳米粒对流、基底磁通以及色球加热具有影响。类似SSD机制预期在其他冷主序星的近表面对流中活跃,但从未被研究。我们旨在研究因纳入SSD磁场而对F3V、G2V、K0V和M0V光谱型的近表面对流引起的分层与对流变化。使用MURaM辐射磁流体(MHD)模拟代码,研究了四个恒星小笛卡尔盒的3D磁流体动力学(MHD)模型,覆盖从 subsurface 对流区到较低光球层。SSD运行与参考流体动力学运行进行比较。发现SSD高效产生磁场,其在不同深度的能量为等离子体动能的5%至80%。该比率倾向于随有效温度 TeffT_{\mathrm{eff}} 增大而更大。因SSD磁场引起的较深对流层密度与气体压力分层的相对变化可忽略,F星除外。对于F星,由于磁场的洛伦兹力反馈,对流速度大幅降低,进而减少了湍流压力。冷主序星近表面对流中的SSD因对流速度降低引入了微小但显著的热力学分层变化(尤其对F星)。

关键词

引用

@article{arxiv.2206.00064,
  title  = {Small-scale Dynamo in Cool Stars: I. Changes in stratification and near-surface convection for main-sequence spectral types},
  author = {Tanayveer S. Bhatia and Robert H. Cameron and Sami K. Solanki and Hardi Peter and Damien Przybylski and Veronika Witzke and Alexander Shapiro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2206.00064},
  year   = {2023}
}

备注

Update (20.07.2023): an errata (appendix D) has been included to correct a small error in the derivation of turbulent pressure in appendix B. In addition, the text has been updated with the published version. 10 pages, 7 figures, accepted for publication in A&A