湍对流运动现象广泛存在于各种天体中,是引起物质输运(混合)以及能量传输的主要物理过程之一,在恒星结构演化理论中占据至关重要的位置。湍流元在对流区受浮力作用而运动,到边界处浮力为零,但仍有速度。因此,湍流元将继续运动,延伸对流对物质和能量的输运效果,直至湍流元停止。这会导致实际混合区域要比对流区大。当前研究对流超射引发“额外”元素混合有全部混合和部分混合两种主流描述。

近期,中国科学院云南天文台恒星物理组吴涛、李焱等对上主序慢脉动B型脉动变星(SPB)的星震学研究发现,其中心对流核外存在奇异的混合效应。

该研究结合观测和理论模型分析,对SPB星KIC 8324482脉动模式周期间隔的变化行为进行分析发现:在恒星KIC 8324482中,中心对流核边界处扩散系数突降11个数量级,对流核之外的辐射平衡区内是一个很弱的额外混合。对应于上面两种对流超射主流描述来说,该恒星的中心对流核几乎不存在超射现象,或者说对流超射极弱。但对一个拥有约1.3个太阳质量(约0.5太阳半径)大小的对流核来说,这明显与常理不符。因此,上述两种方法都不适用于对该扩散系数轮廓进行描述,需新对流超射模型加以解释。

对观测的脉动功率谱进行自相关分析,研究发现:该恒星存在转动,自转周期约60天(其表面赤道旋转速度约2.6公里每秒)。如果将对流区外较弱的额外混合解释为旋转引起的元素扩散,那么所需的旋转速度将是目前观测值的20-30倍。因此,目前旋转对元素输运的理论模型也不能很好对其描述。

研究认为,SPB星KIC 832482内部所表现出的奇异扩散系数分布现象,无论是目前的对流超射模型还是旋转混合模型都不能给出合理解释。就该恒星而言,需结合更多类似样本分析,相应调整目前的理论模型进行解释观测。

相关成果发表在《天体物理学杂志》上。研究得到国家自然科学基金、云南省基础研究面上项目、中科院战略性先导科技专项、中科院青促会等的支持。