日震学和太阳与极类太阳恒星的演化

Helioseismology has revolutionized the study of the Sun. Helioseismic data have enabled us to study the internal structure and dynamics with unprecedented detail. This has also allowed us to use the Sun as a laboratory to study the basic properties of stellar matter for solar analogy stars. Helio- and asteroseismology has turned out to be an excellent way to test the physics of stellar models. Until recently, more extensive information, such as stellar activities and oscillations, do not yet allow a detailed confrontation with the description of the physical properties of either the stellar material in the deepest internal layers, or of the dynamics of the outer stellar envelope. In fact, the models are extremely simple compared to the potential complexities of stellar interiors. We lack detailed knowledge of some important physical processes relevant for the description of stellar interiors. Among the questions whose answers are sought are: (1) whether we should adopt solar new abundances; (2) the generation of the internal magnetic field of the Sun; (3) the interaction between rotation and magnetic field; (4) lithium depletion and dispersion of solar-analog stars during main-sequence stage. Therefore, efforts to trace magnetic field and rotation in the stellar interior have proved more challenging. The interest is mainly to investigate the effects of rotation and magnetic fields on the solar interior and global parameters, alongside the new abundances. The some important physical processes will be considered in stellar modelling, including the internal magnetic fields, the rotation, the interaction between rotation and magnetic field, angular momentum transport and element mixing in the stellar interior, etc. The results will be encouraging us to apply the model to solar analog stars, and to get a proper interpretation of the existing helioseismic and asteroseismic observations. Moreover, they can be used to find the correlation between age and Li abundance, or rotation, and provide interseting insight to the study the formation of extra-solar planetary systems.

日震学研究取得了巨大的成功，使我们获得了大量关于太阳内部结构和动力学方面的知识。同时也极大地推动了类太阳恒星的星震学研究。但是在目前的研究中还存在着几个重要的困难尚未解决，如（1）太阳表面低丰度问题；（2）太阳内部磁场的起源问题；（3）磁场与转动的相互关系问题；（4）极类太阳恒星在主序演化阶段锂丰度的衰减和弥散问题。因此，我们面临的重大机遇和挑战是如何解决这一系列困难？现有的恒星演化模型难于解决这些难题。本项目主要研究太阳内部转动和磁场的相互关系和磁场的起源问题；研究转动、磁场及其相关物理过程导致的角动量和化学元素转移机制；建立满足日震学限制的非标准太阳模型。结果对理解与太阳相似的恒星有重要的科学意义，从而揭示这类恒星年龄、Li丰度以及转动的相互关系，有助于我们理解恒星及行星系统的形成及演化问题。

近年来空间卫星，如CoRoT卫星和Kepler卫星对数以十万计的不同质量和不同演化阶段的恒星进行了超高精度和不间断的测光观测。结合空间卫星数据（星震学参数、转动周期）和地面光谱巡天（大气参数、化学元素丰度），为我们深入研究太阳与类太阳恒星的演化提供了更多的可能和强有力的诊断工具。.在项目执行期间主要内容和成果如下：.完成了一批Kepler卫星目标星（包括光谱型为G-F型恒星）的星震学参数的提取工作，获得了恒星的大频率间隔Δν 和最大功率谱频率νmax，以及恒星单个模的振动频率。结合LOMAST等光谱观测给出的恒星大气参数，完成了星震学分析，精确确定恒星的基本参数。我们首次采用模惯量之比和dm-p的极大值来限制恒星模型，精确确定了恒星的参数，尤其可以对恒星的年龄进行很好的限制。此外，发现质量大于1.1M⊙的恒星其内部可能会有对流核存在，我们可以通过对流核对混合模的影响来间接地限制对流超射参数的值。.根据传统恒星模型的预测，类太阳恒星表面的锂元素不应有这样明显的损耗和弥散现象。锂元素问题说明在太阳以及其他F和G型恒星的辐射区中，可能存在对流之外的其他混合机制“extra-mixing”。我们假设这种“extra-mixing”是由转动或者磁场引起的，并研究这两种物理机制对于锂元素演化以及恒星内部结构的影响。结合太阳和类太阳恒星中的其它观测结果，发现有磁场何转动的模型符合地较好。我们进一步将模型应用在四个疏散星团上，并很好的重现了星团中的锂元素分布特点。.在银河系中，贫金属的恒星普遍存在α增丰的现象。我们利用耶鲁恒星结构演化程序（YREC），对贫金属、α增丰的恒星进行了研究。结果表明，利用不增丰（[α/Fe] = 0.0）以及增丰程度不同的模型（[α/Fe] = 0.2和0.4），得到的恒星参数有很大的差别。随着增丰程度每增加0.2 dex，测定的恒星质量减小约0.08 M⊙，年龄减小约1Gyr。可见，金属元素混合的不确定会带来判定恒星参数的不确定。因此，我们推断，在研究银河系中的贫金属星，即银盘、银晕中的场星，以及球状星团成员星，要根据其金属丰度以及在银河系中的位置，考虑不同程度的α增丰。