在不久前,国际天文学期刊《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)发表了一篇由中国科学院云南天文台恒星物理研究小组的李志博士和李焱研究员共同完成的科学论文。这项工作利用了k-omega模型来处理恒星内部对流超射现象,这一技术使得极端水平分支恒星(EHB stars)的对流区域质量与通过星震学分析得到的结果相符合,并揭示了氦燃烧阶段后期出现的喘息脉动(core breathing pulses)可能是形成含有高氧量白矮星所必需的一系列过程。
这些极端水平分支恒星位于赫罗图上位置更偏左的地方,它们具有比平衡水平分支恒星更高的有效温度。sdB型恒星由于其薄弱的氢外壳,不足以维持氢燃烧。其中一些sdB型恒星表现出周期性振荡现象,这些振荡可以根据它们特定的模式被归类为p模式或g模式;而少数sdB型恒星同时拥有p和g两种模式。
通过应用g模式对sdB型恒星进行详细分析,我们可以获得其内部核区质量,范围从0.22到0.28太阳质量。但是,采用传统混合理论计算出的这类常规大气层核区质量远低于通过观测数据推断出的实际值。
为了解决这一差异,科研团队将k-omega模型嵌入到演化模拟程序中,以便精确地处理这类极端水平分支恒星中的对流超射效应。实验结果表明,该方法能够产生更加合理的大气层核区质量,并在超射区域内形成一个完全混合的心脏核心和一个部分混合的心脏周围结构。在随后的演化过程中,这两个心脏核心会交替地融合成单一结构,然后迅速再次分离出两个不同的结构。此循环对于这种类型的演化过程重复多次。而最终,在这样的周期性变化之后,对流核区顶部可包含约0.3个太阳质量,因此与基于观测数据推算出来的人口相吻合。
当中心氦燃料耗尽时,即进入最后几个喘息脉动阶段,这些EHB star将经历2至3次此类事件。在P-mode sdB模型中,每一次喘息都持续2次,而Oxygen丰度达到约72%;而G-mode sdB模型则每次发生3次,使得中心Oxygen丰度达到了约80%。这些喘息运动引起了壳层中的氦向心移动,与碳反应生成Oxygen,从而显著增加了中心地区Oxygen丰度。这可能是形成含有较高氧量白矮体所必须经过的一系列关键步骤之一。
该项目得到了国家自然科学基金资助支持。