Моделирование конвекции массивных звёзд с использованием модели k−ω

Автор: Pixabay/CC0 Public Domain

Исследователи из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук смоделировали эволюцию массивных звезд с массами от 50 до 150 солнечных масс во время азотной последовательности фазы звезды Вольфа-Райе (WNL).

Они использовали недавно разработанную модель k−ω для описания конвективных процессов выброса в недрах звезд, предлагая более точное понимание этого сложного явления в массивных звездах.

Это исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.

На границе конвективной и лучистой зон звезд жидкость сохраняет инерцию и проскакивает через конвективную зону, тем самым перенося элементы из конвективной зоны в лучистую зону.

Звезды WNL обычно формируются во время горения водорода в ядре, а их поверхности обогащаются азотом из-за сильных ветров, которые срывают их внешние оболочки.

Процессы конвекции и перелета переносят продукты нуклеосинтеза во внешние слои, что приводит к аномальному обогащению поверхности и изменению эволюционных путей звезд. Таким образом, изучение звезд WNL дает представление о влиянии конвекции и потери массы на эволюцию звезд.

Исследователи сравнили результаты модели k−ω с результатами ранее использовавшейся модели экспоненциального затухания для обработки зоны перерегулирования.

 Диаграмма HR показывает эволюционные пути звезд с различной металличностью, охватывая начальные массы от 50 M_⊙ до 150 M_⊙ с шагом ΔM = 20 M_⊙. Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6b13

Они обнаружили, что модель k−ω предсказывает более широкий диапазон массы и эволюции времени жизни для звезд WNL при тех же начальных условиях, таких как масса и металличность. Кроме того, она снизила предел модели для формирования звезд WNL, что было связано со способностью модели k−ω расширять зону смешивания материалов внутри звезды.

Кроме того, исследователи рассмотрели фактор вращения и обнаружили, что вращение может играть решающую роль в формировании звезд WNL с меньшей массой и низким содержанием металлов. Этот эффект был более выражен в предыдущей модели.

Используя новую модель конвективного выброса, это исследование обеспечивает новые перспективы и более точные результаты в выявлении эволюционных закономерностей особых звездных фаз, таких как стадии WNL.

Более того, различия в результатах между двумя моделями конвективного выброса предлагают исследователям альтернативные варианты для определения начальных эволюционных сред и распределений наблюдаемых образцов.