在不久前,国际天文学领域的权威期刊《天体物理杂志》(The Astrophysical Journal) 发表了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合作完成的一项重要研究成果。他们利用了一种名为k-omega模型的先进方法来分析极端水平分支恒星内部对流超射现象。这项工作使得这些极端水平分支恒星的对流区质量与通过星震学方法获得的结果相匹配,并且揭示了喘息脉动可能是形成含有高氧量白矮星的一个关键因素。
极端水平分支恒星位于恒星赫罗图中的更左侧,这类恒星拥有比常规水平分支恒星更高的有效温度。其中一种特别类型的是sdB(子达夫利德)恒星,它们具有非常薄弱的氢外壳,无法维持持续燃烧氢。此外,一些sdB型恆球存在着周期性膨胀现象,这些变化可以被归类为p模式或g模式。这两种类型中的一部分sdB型恆球同时表现出p和g模式振荡行为。
通过应用g模式振荡sdB型恆球进行详细分析,可以计算出它们内部核心混合区域的大约质量范围,为0.22至0.28太阳质量。但是,使用传统混合长理论得到的预测显示出的核心混合区域大小远低于这些数值。
为了解决这一差异,科学家将k-omega模型集成到一套模拟演化程序中,以处理那些包含强烈对流超射现象的情形。在这个新的模型中,我们发现k-omega模型能够产生一个更加广泛、完全混合区以及一个部分混合区。当该过程继续发展时,该中心核心逐渐增长,最终融合并迅速再次分裂成两个单独区域,这个循环反复进行多次,在整个演化阶段都保持这种状态。最后,该程序确定,在该过程结束时,可观察到的最大的潜在核心质量大约为0.3太阳质量,与来自其他来源所做出的独立测量相吻合。
随后,对于中心氦燃烧之后期,我们发现2至3次喘息脉动发生。在某些情况下,即p-mode sdB 模型出现2次喘息脉动,其中心当时氦丰度接近72%;而在另一些情况下,即g-mode sdB 模型出现3次喘息脉动,使得中心氦丰度达到80%以上。这段期间内,当层间扩张导致层间物质向内移动并与中心核融合,从而显著增加了中央核氧含量。这样的调整似乎对于生成含有较高氧量白矮子的物质至关重要。
此项工作得到了国家自然科学基金项目资助支持。