[论文解读] The Li dip : a probe of angular momentum transport in low mass stars

S. Talon, C. Charbonnel|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 6

一句话总结

本文提出，风驱动的经向环流与剪切湍流可解释猎户座星团F型星中锂缺失（Li dip）现象，特别是在较热一侧，其模型同时追踪角动量与元素输运。研究发现，这些机制可成功再现观测到的锂和旋转趋势，但要解释较冷一侧的Li dip及太阳的平坦旋转曲线，还需额外机制——该机制与对流层深度相关。

ABSTRACT

We use the measures of Li and rotational velocities in F Hyades stars to assess the role of the wind-driven meridian circulation and of shear turbulence in the transport of angular momentum in stars of different masses. Our models include both element segregation and rotation-induced mixing, and we treat simultaneously the transport of matter and angular momentum as described by Zahn (1992) and Maeder (1995). We show that the hot side of the Li dip in the Hyades is well explained within this framework, which was also successfully used to reproduce the C and N anomalies in B type stars (Talon et al. 1997). On the cool side of the dip, another mechanism must participate in the transport of angular momentum; its efficiency is linked to the depth of the surface convection zone. That mechanism should also be responsible for the Sun's flat rotation profile.

研究动机与目标

• 研究风驱动的经向环流与剪切湍流在低质量恒星中角动量输运中的作用。
• 利用旋转与丰度数据，解释猎户座星团F型星中观测到的锂缺失（Li dip）。
• 确定是否与解释B型星中C和N异常相同的输运机制，也能解释F型星中锂的行为。
• 识别解释Li dip冷端及太阳平坦旋转曲线所需额外的输运机制。
• 将角动量输运效率与低质量恒星表面对流层深度联系起来。

提出的方法

• 模型采用Zahn（1992）和Maeder（1995）的理论框架，同时考虑元素分异与旋转诱导的混合。
• 将物质与角动量输运的联合处理应用于猎户座星团中的F型星。
• 利用锂丰度与投影旋转速度（v sin i）的观测约束，对模型进行校准与检验。
• 将模型扩展，以包含对流层深度变化对角动量输运效率的影响。
• 将理论预测与观测到的Li dip结构及太阳旋转曲线进行比较。
• 量化风驱动环流与剪切湍流在表面对流层深度变化背景下的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 风驱动的经向环流与剪切湍流能否解释猎户座星团F型星中Li dip的热端？
• RQ2 解释Li dip冷端所需的机制是什么？这些机制如何依赖于对流层深度？
• RQ3 是否与解释B型星中C和N异常相同的输运过程，也能解释F型星中的锂缺失？
• RQ4 角动量输运效率如何随低质量恒星对流层深度变化而变化？
• RQ5 太阳为何表现出平坦的旋转曲线？这是否与影响Li dip冷端的机制有关？

主要发现

• 猎 Orion 星团F型星中Li dip的热端可由风驱动的经向环流与剪切湍流良好解释。
• 相同的物理解释框架成功再现了B型星中观测到的C和N异常，表明存在一致的输运机制。
• 在Li dip的冷端，需要额外的角动量输运机制，其效率与对流层深度相关。
• 该额外机制被提议为太阳平坦旋转曲线的成因，从而将太阳与恒星的旋转动力学联系起来。
• 表面对流层深度是低质量恒星中角动量输运效率的关键控制参数。
• 该模型框架为不同光谱型恒星中的锂缺失、旋转曲线及化学异常提供了统一的解释。