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题名:
球状星团水平分支星研究
其他题名: Study on horizontal branch stars in globular clusters
作者: 雷振新
学位类别: 博士
学位专业: 天体物理
学位授予日期: 2013-05-29
授予单位: 中国科学院研究生院(云南天文台)
授予地点: 北京
导师: 韩占文
学科分类: 天文学
关键词: 球状星团 ; 水平分支星 ; 第二参数
中文摘要: 球状星团在天体物理研究领域具有非常重要的意义。球状星团是星系中最 年老的天体之一,它们的运动学和化学性质以及空间分布对我们研究银河系 的结构和演化具有非常重要的作用。一般认为,球状星团中的成员星是同时形 成的,都比较年老,并且具有相同的化学丰度,因此球状星团是研究小质量 恒星和星族II恒星的理想场所。球状星团一般具有以下演化分支:主序(mainsequence, MS),红巨星分支(red giant branch, RGB),水平分支(horizontal branch, HB),渐进巨星分支(asymptotic giant branch, AGB) 和白矮星演化分支(white dwarf, WD)。在本文中,我们主要研究球状星团中处于水平分支演化阶段的恒 星。这种恒星称为水平分支星。 球状星团中的水平分支星是一类中心正在进行氦燃烧的小质量恒星。根据 有效温度(或颜色)的不同,水平分支星一般可以分为红端水平分支星,天琴 座RR变星,蓝端水平分支星以及极端水平分支星。水平分支星在球状星团颜 色-星等图上的分布称为水平分支的形状。不同的球状星团,水平分支形状各 不相同。 经研究,人们发现金属丰度是影响球状星团水平分支形状最主要的参数, 称为第一参数。一般来说,高金属丰度球状星团的水平分支形状偏红,而低金 属丰度球状星团的水平分支形状偏蓝。但是有少数球状星团具有相近的金属丰 度却呈现出完全不同的水平分支形状。这些观测证据表明,还存在其它参数也 在影响水平分支的形状,这些参数被称为第二参数。从上个世纪60年代开始, 对第二参数的研究就成为天体物理研究的热门领域之一。到目前为止,很多第 二参数的候选体被提了出来,如年龄,氦增丰,中心密度,行星系统等。但是 没有哪一种参数能完全解释所有球状星团的水平分支形状。 第二参数问题与恒星在红巨星阶段的星风物质损失密切相关。因为恒星在 水平分支上的位置由它们的壳层质量来决定,而壳层质量是由恒星在红巨星阶 段的星风物质损失决定的。然而到目前为止,我们对恒星在红巨星阶段的星风 物质损失还很不清楚。在双星系统中,当主星演化到红巨星阶段时,如果双星 间的距离足够小,那么主星将充满洛希瓣,并且向伴星转移物质。主星如果在 物质转移之后还能点燃中心的氦,它将落在极端水平分支上。如果双星间的距 离足够大,虽然主星不能充满洛希瓣,但它的星风可能会被伴星的潮汐作用增 强。这种星风称为潮汐增强星风。在这种情况下,双星间的距离将直接影响主 星在红巨星阶段的物质损失,从而决定它们落在水平分支上的位置。 在本文中,我们利用Eggleton恒星演化程序,加入潮汐增强星风模型,研 究了潮汐增强星风对水平分支形状的影响。为了得到能和观测对比的颜色-星 等图,我们用蒙特卡洛的方法产生了一批双星样本。这些恒星样本在水平分支 上的有效温度和光度是通过插值水平分支星的演化轨迹得到的。最后,这些恒 星样本的有效温度和光度被转化成颜色和星等并与观测进行对比。在计算过程 中,我们研究了不同的潮汐增强系数(10000和500)对最后结果的影响。 我们发现,在潮汐增强星风的作用下,红端水平分支星,蓝端水平分支星 以及极端水平分支星都能够产生。我们是在没有加入任何星风损失弥散假设的 条件下得到这样的结果的。我们还发现水平分支的形状对潮汐增强系数不敏 感。同时,我们把模型计算的结果和观测上给出的球状星团NGC 2808的水平 分支形状进行了对比。我们发现,潮汐增强星风能够产生该球状星团水平分支 的基本形状,但我们模型计算中产生的蓝端水平分支星的数目比NGC 2808中 的要少。 此外,我们还研究了在潮汐增强星风作用下,不同金属丰度和年龄对水平 分支形状的影响。对于同一年龄,我们给出了三种金属丰度下的模型计算结 果,分别是Z=0.0001, 0.001和0.02;而对于同一金属丰度Z=0.001,我们给出了 五个不同年龄下的模型计算结果,分别是14, 13, 12, 10和7Gyr。我们发现,水 平分支的形状随金属丰度的减小而变蓝,这和以前的结果是一致的。对于三种 金属丰度,尽管潮汐增强星风作用下产生的零年龄水平分支星的壳层质量分布 是非常类似的,但Z=0.02的水平分支表现出比较明显的双峰结构,而这种双峰 结构并没有在Z=0.001和0.0001的水平分支出现。这表明高金属丰度的球状星团 可能比低金属丰度的球状星团更加容易形成双峰分布的水平分支结构。此外, 我们还研究了双星比例对水平分支形状的影响,发现双星比例的增大可能会使 水平分支形状变蓝。我们把这个结果和最近的观测进行了对比和讨论。
英文摘要: Study on globular clusters (GCs) are very important in astrophysics. GCs are the oldest objects known in the Milky Way, therefore their chemical and kinematical properties and their spatial distribution give insight into the formation and early chem- ical evolution of the Milky Way. GCs provide ideal places to study the evolution of low-mass stars and population II stars. Generally speaking, GCs contain several evo- lutionary sequence, such as main-sequence (MS), red giant branch (RGB), horizontal branch (HB), asymptotic giant branch (AGB), and white dwarf (WD). In this paper, we mainly study the stars located on horizontal branch, which are called HB stars. Horizontal branch stars in GCs are low-mass stars which are burning helium in their cores. According to their effective temperatures (or colors), HB stars consist of red HB stars, RR Lyrae stars, blue HB stars and extreme HB stars. The color distribu- tion of HB stars in color-magnitude diagram of GCs is defined as the HB morphology. Metallicity is the most important parameter to influence HB morphology of GCs, called the first parameter. Metal-rich GCs present red HB morphology, while metal- poor GCs present blue HB morphology.
语种: 中文
总页数: 118
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/4671
Appears in Collections:大样本恒星演化研究组_学位论文

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