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晚型恒星磁活动与恒星自转相关性研究

作　者: 单红光
导　师: 谭徽松
学　校: 中国科学院研究生院（云南天文台）
专　业: 天体物理
关键词: 晚型恒星磁活动相关性研究色球活动自转周期色指数恒星光谱 M型活动水平加热机制
分类号: P142.8
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

我们在第一章中系统地总结了前人对晚型恒星的磁活动与恒星自转向的相关性研究方面的成果，在第二章中对两种不同的发电机理论进行了简要的叙述和分析，同时在第三章中从理论和观测方面简要地描述了晚型恒星的角动量演化方面的研究。由于前人采用的恒星样本、磁活动和自转参量的不同，以及观测资料的限制，晚型恒星的磁活动与恒星自转间的关系在很大程度上是不确定的。因此，我们收集了晚型恒星的色球和冕球活动的指数以及恒星自转方面研究发表的大量的观测资料并结合Hipparcos卫星的观测结果，对晚型恒星的磁活动与恒星自转间的相关性进行细致的研究。在第四章我们给出了晚型恒星的磁活动指数和自转参量的计算及样本的总体信息。在第五章中，我们采用不同的磁活动指数研究了晚型恒星磁活动与恒星自转参量(自转周期、Rossby数)、磁活动与恒星色指数以及恒星磁活动指数之间的相关性。大样本分析显示晚型主序恒星的色球活动与恒星自转参量的研究晚型主序恒星的色球活动与恒星自转参量间的关系表现出对恒星光谱型的依赖。对于A—早F型主序恒星的色球活动水平也随自转周期呈线性下降趋势，随Rossby数却呈上升趋势。A—早F型主序恒星的自转周期和恒星对流区的随色指数的分布明显地影响着这些恒星的色球活动行为。而M型主序星的色球活动水平基本上随自转参量的增大呈上升趋势，并且M型主序星的色球活动水平在色指数较大时趋于饱和。从M型主序星的自转周期的和恒星内部对流区随色指数的分布来看，M型主序星的色球活动行为与αΩ发电机理论的预期有明显的差异。从主序星的角动量与以色球活动指数为指标的磁动量间的相关性分析表明α~2Ω发电机可能是M型主序星磁场产生的主要机制。对于介于早F型和M型之间的主序星，色球活动的水平基本上随恒星自转参量的增大而下降。通过主序星的色球活动对恒星色指数不同依赖关系的研究，我们分析了Vaughan—Preston间隙产生的原因，分析结果显示恒星的年龄在这一间隙的形成中扮演了重要的角色。演化恒星的色球活动与恒星自转周期间存在很好的相关性。但是细致分析显示演化恒星色球活动水平随恒星自转周期间的分布对恒星光谱型和恒星表面有效温度有很强的依赖，并对这些现象提出了几种可能的解释。晚型主序星的冕球活动也表现出对恒星光谱型的依赖性。分析结果显示F型主序星的冕球活动在光谱型F5附近存在拐点。这一拐点的出现可能是F型主序星的对流区的变化影响形成的，也可能是F型主序星在F5附近存在较差自转的上限形成的。对不同光谱型的主序星的统计研究显示G、K、M型主序星的冕球活动基本上随色指数的增大而下降。但是M型主序星的冕球活动是随色指数的增大而下降，这与M型主序星色球活动的行为相反。这种现象可能是由于主序星的色球与冕球间存在的能量平衡和转移以及加热机制不同产生的。此外，统计结果也显示，M型主序星中强冕球活动的样本占总的M型主序星样本比率明显地高于G、K型主序星。主序星的角动量与以冕球活动指数为指标的磁动量间的相关性分析表明M型主序星的角动量与磁动量间的关系偏离了其它类型的主序星的总体线性关系。与主序星色球活动的研究相比，尽管数据点的弥散使这种偏离不是十分的明显，仍然能够对主序星色球研究中的结论提供了一定程度的支持。由于样本的不完备对演化恒星冕球活动与恒星自转间的分析，没有新男得到二者间十分可靠的相关性。演化恒星的磁冕球活动在色指数和自转周期的分布上都显示出冕球磁活动存在上限的现象，并且对冕球磁活动上限的拟合表明在色指数B一V为1.0附近和自转周期!og尸为1.75附近出现拐点。这些拐点的出现可能是演化恒星的色球、冕球的能量平衡和加热机制引起的。我们通过对大样本恒星的统计分析分别得到了晚型主序星磁活动与恒星自转参量间以及磁活动与恒星色指数之间更广泛意义的数值关系。在第六章中，我们对晚型主序星和演化恒星的色球、冕球磁活动指数的相关性进行分析。我们发现主序星的色球与冕球磁活动指数存在着很好的线性相关性，而演化恒星的则表现出较弱的相关性。晚型主序星和演化恒星色球与冕球磁活动指数相关性差异进一步支持了对演化恒星的冕球磁活动研究中得到的结论，即演化恒星的冕球活动与色球活动行为的差异是恒星色球、冕球的能量平衡和加热机制不同产生的。M型主序星在演化恒星的冕球活动与色球活动行为的差异则是由于M型主序星的色球与冕球间存在的能量平衡和转移过程产生的。在第七章中，我们讨论了晚型恒星的自转周期的分布、恒星年龄对晚型恒星磁活动的影响以及晚型恒星的角动量演化。晚型主序恒星的自转周期、磁活动与恒星年龄之间存在很好的线性相关性。而晚型演化恒星不论是演化恒星的磁活动还是自转周期以恒星年龄10”年为分界点表现出随年龄不同的规律。这种现象在很大程度上反映了不同质量的恒星的不同的演化历程和演化状态。对晚型恒星角动量演化的分析显示晚型恒星的角动量演化基本上是守恒演化。但处于演化晚期的巨星和超巨星，由于星风的增大，恒星角动量的演化会不守恒。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-22
  1.1 晚型恒星磁场的测定  9-10
  1.2 晚型恒星磁活动研究和自转相关性的分析现状  10-20
    1.2.1 晚型恒星色球磁活动与自转相关性  12-19
    1.2.2 晚型恒星冕球磁活动与自转相关性  19-20
  1.3 晚型恒星自转速度和自转周期的测定  20-22
第二章磁场发电机和磁制动理论  22-33
  2.1 太阳αΩ发电机理论  22-25
    2.1.1 平均场和α效应  22-24
    2.1.2 运动学的αΩ发电机理论  24-25
  2.2 α~2Ω发电机理论  25-31
    2.2.1 α~2Ω发电机的理论  26-29
    2.2.2 α~2Ω发电机理论在恒星中的应用  29
    2.2.3 α~2Ω发电机理论中α效应对Rossby数的依赖性  29-30
    2.2.4 α~2Ω发电机理论中感应磁场的扩散  30-31
  2.3 磁制动理论  31-33
第三章晚型小质量恒星的角动量演化  33-38
  3.1 前主序星的角动量演化  34-35
  3.2 晚型主序星的角动量演化  35-37
  3.3 演化恒星的角动量演化  37-38
第四章数据样本和恒星参数  38-46
  4.1 恒星物理参量  38-43
    4.1.1 恒星的有效温度和热改正  38-40
    4.1.2 恒星的距离、质量、半径和年龄  40
    4.1.3 自转参数  40-43
  4.2 恒星的色球活动指数  43-46
第五章晚型恒星磁活动与恒星自转相关性  46-76
  5.1 晚型恒星色球活动与恒星自转相关性  46-64
    5.1.1 晚型主序恒星的色球活动与恒星自转相关性  46-58
    5.1.2 晚型演化恒星的色球活动与恒星自转相关性  58-64
  5.2 晚型恒星冕球磁活动与恒星自转相关性  64-76
    5.2.1 晚型主序恒星的冕球活动与恒星自转相关  65-71
    5.2.2 晚型演化恒星的冕球活动与恒星自转相关性  71-76
第六章晚型恒星磁活动间的相关性  76-78
第七章晚型恒星年龄对恒星磁活动影响和恒星角动量演化  78-82
  7.1 晚型恒星年龄对恒星色球活动的影响  78-79
  7.2 晚型恒星角动量演化  79-82
第八章结论和展望  82-84
  8.1 结论  82-83
  8.2 进一步的工作展望  83-84
参考文献  84-95
致谢  95-96
发表论文列表及论文引用  96-97
附录  97-143

晚型恒星磁活动与恒星自转相关性研究

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