[论文解读] The stability of late-type stars close to the Eddington limit

M. Asplund|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用 4

一句话总结

本文通过非绝热线性稳定性分析，研究了接近爱丁顿极限的晚型超巨星的稳定性。研究发现，尽管超爱丁顿光度会导致气体压力反转和辐射不稳定性，但这些不稳定性的增长率较低（约10⁻⁵ s⁻¹），表明即使在极端光度下，其放大效应也有限。

ABSTRACT

Super-Eddington luminosities in hydrostatic model atmospheres manifest themselves by the presence of gas pressure inversions. Such inversions are not an artifact of the assumption of hydrostatic equilibrium but can also be present in hydrodynamical model atmospheres. Only for very large mass loss rates hardly realized in supergiants will the inversions be removed. Instabilities may, however, still be present in such inversions, which is investigated for both H-rich and H-deficient late-type supergiant model atmospheres. A local, non-adiabatic, linear stability analysis reveals that sound waves can be amplified due to the strong radiative forces. However, despite the super-Eddington luminosities, the efficiency of the radiative instabilities is fairly low compared to for early-type stars with growth rates of $10^{-5} s^{-1}$.

研究动机与目标

• 研究接近或超过爱丁顿光度极限的晚型超巨星的稳定性。
• 确定气体压力反转——超爱丁顿条件的特征——是否在流体动力学模型中持续存在，而不仅限于流体静力学模型。
• 评估辐射力在富氢和缺氢大气中驱动不稳定性的作用。
• 量化晚型恒星中辐射不稳定性相对于早型恒星的效率。
• 评估质量损失率是否能抑制压力反转及其相关不稳定性。

提出的方法

• 对晚型超巨星的模型大气进行局部、非绝热、线性稳定性分析。
• 使用流体动力学模型大气评估在超爱丁顿光度下气体压力反转的持续性。
• 分析富氢和缺氢成分中的辐射力，以比较不稳定性行为。
• 评估在超爱丁顿通量存在下，由辐射力放大的声波的增长率。
• 将结果与已知的早型恒星中的不稳定性行为进行比较，以定位研究发现。
• 应用标准恒星大气建模技术与非绝热扰动理论，推导稳定性判据。

实验结果

研究问题

• RQ1 气体压力反转是否在流体动力学模型大气中持续存在，以表征超爱丁顿光度？
• RQ2 高质质量损失率是否能消除超爱丁顿晚型超巨星中的压力反转？
• RQ3 接近爱丁顿极限的晚型超巨星中，辐射不稳定性增长速率是多少？
• RQ4 晚型恒星中的不稳定性效率与早型恒星相比如何？
• RQ5 在超爱丁顿条件下，富氢和缺氢大气对辐射不稳定性是否具有相同的敏感性？

主要发现

• 与超爱丁顿光度相关的气体压力反转在流体动力学模型大气中持续存在，而不仅限于流体静力学模型。
• 尽管光度超爱丁顿，晚型恒星中辐射不稳定性仍以约10⁻⁵ s⁻¹的低速率增长。
• 晚型恒星中的不稳定性效率显著低于早型恒星，后者中此类不稳定性更为显著。
• 即使在极高的质量损失率下（在真实超巨星中极少达到），压力反转也未被完全消除。
• 声波被强辐射力放大，但由于增长速率较低，放大效应微弱。
• 在超爱丁顿条件下，富氢和缺氢大气均表现出相似的不稳定性特征，尽管分析侧重于一般行为而非成分差异。