Stagger-grid：三维恒星大气模型网格 I. 方法与一般性质

我们展示了 Stagger-grid，这是一个针对晚型星的全面的时间依赖三维流体动力学模型大气网格，具有真实的辐射转移处理，覆盖了广泛的恒星参数范围。该三维模型网格旨在用于恒星光谱学、星震学和恒星对流研究等多种应用。在这篇 introductory 论文中，我们描述了计算该网格所使用的方法，并讨论了三维模型的一般性质及其时间和空间平均值（<3D>）。我们所有的模型均使用 Stagger-code 生成，采用了真实的物态方程（EOS）输入物理以及连续谱和谱线不透明度数据。我们的约 220 个网格模型的有效温度（Teff）范围从 4000 K 到 7000 K，步长为 500 K；表面重力加速度（log g）范围从 1.5 到 5.0，步长为 0.5 dex；金属丰度（[Fe/H]）范围从 -4.0 到 +0.5，步长为 0.5 和 1.0 dex。我们发现垂直速度与表面熵跃变之间存在紧密的标度关系，而后者本身与绝热对流区的恒定熵值相关。强度对比度的范围在较低金属丰度下增强。米粒组织尺寸与在最大速度深度处采样的压力标高密切相关。我们将<3D>模型与广泛使用的一维模型以及使用与三维模型相同的 EOS 和不透明度表生成的理论一维流体静力学模型进行了比较，以隔离使用自洽且流体动力学的对流建模而非经典混合长理论方法所产生的效应。我们首次能够在广泛的恒星参数范围内系统地量化由于物理处理的简化（特别是对流能量传输）而产生的一维模型的不确定性。与之前的发现一致，我们发现差异可能非常显著，尤其是对于贫金属星。