Stagger-grid：三维恒星大气模型网格 - VI. 恒星米粒组织的表面表现

在晚型恒星的表层，恒星对流因其典型的米粒组织图案而显现，这是由对流运动的存在所致。由此产生的光球层上升流和下降流会在观测到的谱线轮廓中留下印记。我们对不同恒星参数下的恒星米粒组织及其性质进行了仔细的统计分析。我们采用了来自 Stagger-grid 的真实三维辐射流体动力学 (RHD) 表面对流模拟，这是一个涵盖 $T_{\rm eff}$、$\log g$ 和 [Fe/H] 大参数空间的综合大气模型网格。我们利用高效的米粒组织图案识别算法，从盘心处的（热辐射）强度图中检测出单个米粒。由此我们推导出它们各自的性质：直径、分形维数（面积 - 周长关系）、几何形状、拓扑结构，以及强度、温度、密度和速度随米粒大小的变化。此外，还研究了光球表面物理性质的相关性。我们发现，在所有三维 RHD 模拟中均印刻有恒星米粒组织图案，尽管恒星参数存在巨大差异，但其定性上与太阳情况相似。米粒表现出很大的尺寸范围，可根据平均米粒尺寸将其分为两组：较小米粒和较大米粒。这两组在性质上截然不同：较小米粒形状规则且较暗，而较大米粒形状越来越不规则，在强度对比度的分布上也更为复杂。这反映在它们的分形维数上，较小米粒的分形维数接近 1，而较大米粒的分形维数接近 2，这是由于米粒的破碎所致。恒星表面对流似乎在很大的恒星参数范围内以标度不变的方式运作，这转化为自相似的恒星米粒组织图案。