相接雙星的物理過程研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-08 02:30

【摘要】：在眾多的恒星中，雙星占據(jù)一半以上。在雙星中有一類特殊的雙星稱為相接雙星，他們的特點(diǎn)是兩顆子星都充滿洛希瓣，雙星間可以發(fā)生雙向的物質(zhì)和能量交換，并形成公共包層。現(xiàn)今已知的許多激變雙星，如新星、X-射線雙星、I_a型超新星等等都是由相接雙星演化而成。對(duì)于相接雙星的結(jié)構(gòu)和演化研究，極重要的問題是深入了解和掌握相接雙星中的各種復(fù)雜物理過程，它對(duì)于構(gòu)造正確的相接雙星的演化性質(zhì)和結(jié)局有重大意義。本文在分析了相接雙星中的各種物理過程和現(xiàn)有的演化模型的基礎(chǔ)上，深入研究了相接雙星中的一系列基本問題。這些問題包括產(chǎn)生相接雙星的條件、物質(zhì)交換過程和能量交換過程的關(guān)系、相接雙星中達(dá)到平衡和停止物質(zhì)和能量交換的條件，外拉格朗日點(diǎn)的質(zhì)量損失和角動(dòng)量損失的計(jì)算、轉(zhuǎn)動(dòng)和潮汐效應(yīng)對(duì)雙星結(jié)構(gòu)和演化的影響以及理論光變曲線變化性質(zhì)等等。它們是研究和計(jì)算相接雙星中各種物理過程的理論基礎(chǔ)。我們提出用主、次星表面的平均有效勢(shì)能大于內(nèi)拉格朗日點(diǎn)的勢(shì)能作為產(chǎn)生相接雙星的條件，主、次星表面的平均勢(shì)能不等作為發(fā)生物質(zhì)交換的條件。由于這些條件都考慮子星自身引力，伴星潮汐力和轉(zhuǎn)動(dòng)離心力的影響，比原先采用的條件更嚴(yán)格更合理。另外，我們認(rèn)為物質(zhì)交換過程和能量交換過程是緊密聯(lián)系在一起的，物質(zhì)由一顆子星流到另一顆子星的同時(shí)，也攜帶了相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)移到另一子星上。由于主、次星之間交換質(zhì)量和能量以及主、次星本身的演化，使次星的勢(shì)能有可能大于外拉格朗日點(diǎn)L_2的勢(shì)能，從而出現(xiàn)從外拉格朗日點(diǎn)損失物質(zhì)和角動(dòng)量，這種新的物質(zhì)損失形式帶走了系統(tǒng)的角動(dòng)量，對(duì)雙星的軌道參量及雙星結(jié)構(gòu)和演化影響也將是非常顯著的。我們還給出了計(jì)算外拉格朗日的物質(zhì)損失和角動(dòng)量損失以及雙星系統(tǒng)軌道參量變化的公式。此外，轉(zhuǎn)動(dòng)和潮汐效應(yīng)使子星結(jié)構(gòu)偏離球?qū)ΨQ，從而改變了子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，物質(zhì)交換條件以及使子星內(nèi)部出現(xiàn)了新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式-子午環(huán)流，由于子午環(huán)流作用，子星內(nèi)部出現(xiàn)了化學(xué)元素和角動(dòng)量轉(zhuǎn)移。這些都表明研究轉(zhuǎn)動(dòng)和潮汐效應(yīng)對(duì)雙星結(jié)構(gòu)和演化的影響有非常重要的意義。我們根據(jù)以上研究中提出的基本原理，編制了相接雙星演化的程序。選擇了一個(gè)由12M_⊙和5M_⊙組成的大質(zhì)量雙星系統(tǒng)作為研究對(duì)象，詳細(xì)比較了有與沒有考慮這些物理過程對(duì)雙星結(jié)構(gòu)和演化的影響。結(jié)果證明，這些物理過程對(duì)于子星
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：P144.9
【圖文】：

雙星,演化模型,物理過程

.:1三類雙星:從上至下依次為:不相接雙星，半相接雙星和相接雙星0]l。的結(jié)構(gòu)和演化又具有十分重要的影響。到目前為止，已經(jīng)有許多的相的結(jié)構(gòu)和演化研究(Hazlehurst&Meye-rHomfeister1973[，1:Halzehurst&l1950[21，1954{31;Robertson&Egge一eton1977陣1;K己h一er1956卜];Lietal1，Zoo4bf刀，2005!8])。各種不同的相接雙星演化模型的差別主要在于如何種復(fù)雜的物理過程。在現(xiàn)有的相接雙星演化模型中，有的忽略了這種或

示意圖,光變曲線,示意圖,雙星

如果觀測(cè)者的視線在雙星軌道運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，由于子星相互繞轉(zhuǎn)，可以出現(xiàn)主星被次星蝕，或次星被主星蝕的現(xiàn)象，并造成觀測(cè)到的雙星的總光度有周期性的變化。我們把這類雙星稱為食雙星，圖2.1給困食雙星光變曲線形成的示意圖和觀測(cè)者所得到的光變曲線。食雙星的光變曲線可以劃分為EA，EB和EW三種類型光變曲線。EA型光變曲線的特征是光變曲線主極小和次極小相差較大，食外有一個(gè)基本恒定的亮度，其典型代表是Algol型雙星(如圖2.2)。大多數(shù)近相接雙星的光變曲線表現(xiàn)為EB型，EB型光變曲線的特征是:光變曲線連續(xù)變化，食外沒有一個(gè)基本恒定的亮度，但是兩食的深差較大(如圖2.3)，其典型代表是月Lyrac型雙星。EB型光變曲線兩極小的食深度相差較大表明了兩子星表面的有效溫度相差較大。EW型光變曲線的主要特征是兩極小之間的光變也是連續(xù)變化的

光變曲線,光變曲線,雙星,EA型