恒星对流与磁场的研究

The proposal is focused on two key factors, convection and magnetic field, of the stellar structure and evolution. By improving the k-omega model for the stellar convection, and establishing numerical method to incorporate it into stellar structure and evolution models, we plan to systematically investigate the development of convection in the stellar interior and its effects on the structure and evolution of different stars. Such a work may resolve uncertainties of stellar models with different masses and at different evolutionary stages due to defects of the triditional treatments of convection. We plan to carry out a long-term monitor for the spectra of the sample stars in different evolutionary stages, to learn about their star-spots' structure and evolution as well as the relation to the stellar convection. By use of the asteroseismological method, we plan to explore the development of convection in a few stars, in order to improve further the stellar convection model.

本项目将瞄准对流与磁场这两个影响恒星结构演化的关键因素，通过建立和完善恒星对流的k-omega模型，并通过发展高效准确的数值算法解决恒星湍流模型应用于恒星结构演化计算这一困难问题，系统的研究对流在不同恒星内部的发展状况及其对恒星结构演化的影响，解决过去由于处理方法过于简化所造成的不同质量恒星结构演化模型存在不同程度的不确定性的问题，同时通过对处于不同演化阶段的样本星开展长时间的光谱监测，系统的了解恒星黑子的结构与演化，并初步探索对流与磁场之间的相互联系；通过与观测结果的对比以及利用星震学方法，探测对流运动在某些特殊恒星中的发展情况，以进一步完善恒星对流模型和发展恒星结构演化理论。

恒星对流与磁场，既是恒星内部的重要物理过程，也是最不清楚和最活跃的研究课题。对流涉及到恒星内部的物质混合和能量传输，磁场与恒星内部结构和表面活动密切相关。本项目针对这两个方面开展研究，将会对恒星物理研究起到积极地推动作用。.本项目按计划开展了恒星对流k-ω模型的研究工作，改进了湍流剪切生成率模型、湍流热通量模型和湍流宏观长度模型，建立了新的湍流扩散系数模型，并完成了k-ω模型方程组求解的KOMEGA模块，将其植入恒星模型计算程序中，成功实现了对不同种类恒星的应用，获得了突破性进展。对大、中、小质量恒星，按计划开展了对流超射与半对流对恒星结构演化的影响研究，利用太阳模型和日震学研究对k-ω模型中的参数进行了标定，研究了对流超射对其结构演化的影响；探讨了对流超射对sdB恒星氦燃烧对流核的影响，发现超射给出的化学组成轮廓与星震学要求的一致；研究了超射对30倍太阳质量恒星演化的影响，发现其氦燃烧期间对流核超射比氢燃烧期间小很多，证实了以往的猜测。.针对主序星和红巨星开展了星震学研究，利用星震学方法给出了主序星KIC6225718的高精度声学半径，揭示出星团红巨星脉动参数的观测拟合关系之物理本质，并给出NGC6791和NGC6819中红巨星更精确的的质量和距离模数；对δ Scuti变星开展了系统性星震学研究，取得突破性进展，首次合理证认了3颗δ Scuti变星的脉动模式，并通过星震学分析给出其基本参数，并确定其演化状态为主序后恒星；对HIP80088进行星震学分析，确定其基本参数和演化状态，这是利用星震学方法发现的第一颗主序前恒星。.使用多台望远镜对10多颗活动恒星（TaP4、TaP40、SU Aur、LQ Hya、YY Gem、ER Vul、UX Ari、RS CVn、SZ Psc、II Peg、V711 Tau、Sigma Gem等）开展了高色散分光观测和分析研究，基于这些获取的阶梯光栅高色散光谱数据，借助（塞曼）多普勒成像和综合光谱减技术，得到了部分对象的光球黑子结构和演化、表面磁场结构、以色球发射和星珥事件为代表的外层大气磁场活动特征等一批重要研究成果。