潮汐星震学：开普勒 KOI-54

我们建立了一个用于解释和分析偏心恒星双星系统高精度光变曲线的通用框架。尽管我们的方法是通用的，但我们将重点放在最近发现的开普勒系统 KOI-54 上，这是一个由两颗 A 型星组成的正面朝向双星系统，其偏心率 $e=0.83$，轨道周期为 42 天。KOI-54 在其近星点通道期间表现出强烈的椭球变异性；其光变曲线还包含约 20 个处于轨道频率精确谐波上的脉动，以及另外约 10 个非谐波脉动。对此类数据的分析是一种新的星震学形式，其中振荡的振幅和相位而非频率包含了可用于约束恒星特性的信息。我们定性地解释了模式激发的物理机制以及预期可观测到的谐波范围。为了定量模拟观测到的脉动谱，我们发展并应用了一种包含科里奥利力的线性、潮汐受迫、非绝热恒星振荡形式体系。我们为 KOI-54 生成了与观测结果半定量一致的时域功率谱。预计 KOI-54 系统中的两颗恒星都在伪同步自转，其中共振的非轴对称模式对总力矩提供了关键贡献；此类共振为 KOI-54 中观测到的两个最大振幅谐波脉动提供了一种可能的解释，尽管我们发现这一解释存在定量上的问题。我们详细展示了 KOI-54 中观测到的非谐波脉动可以通过非线性三模耦合产生。本文发展的方法未来可以推广，以根据脉动数据确定最佳拟合的恒星参数。我们还推导了 KOI-54 椭球变异性的解析模型，该模型同时包含了潮汐畸变和恒星辐照，可用于模拟其他类似系统。