污染的白矮星及其污染机制的研究

作     者：常鹏飞 

作者单位：新疆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕国梁

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070401[理学-天体物理] 0704[理学-天文学] 

主      题：污染 污染机制 密近双星 白矮星 行星 WD 1856b 

摘      要：白矮星作为宇宙中大部分恒星(90%)演化的最终产物,是我们了解恒星形成与演化最重要的对象。在白矮星表面强引力的作用下,重元素都会下沉到白矮星的内部,而轻元素都会上浮到白矮星的表面。因而,理论上,白矮星表面就不应该有重元素。然而,近年来,人类在白矮星的大气中发现有重元素的出现。这类光谱中有金属谱线的白矮星,被称作污染白矮星。目前,在已有确凿证据显示污染源来自行星后,其具体的污染机制一直存在较大争议。但可以肯定的是这一定是恒星与行星发生相互作用的结果。最近,观测上发现了一颗大约14倍木星质量的巨行星正以1.4天的轨道围着一颗0.5倍太阳质量的白矮星WD 1856+534绕转的系统。这个系统形成可能卷入了共有包层的演化。此系统的出现,给污染白矮星其具体的污染机制研究提供了重要例证。我们利用恒星演化程序(MESA)和共有包层演化理论中的α机制和γ机制对WD 1856+534系统模拟计算了其共有包层演化(CEE)的可能性,在α机制中,WD1856+534系统的形成受到一系列氦闪的影响,这些氦闪驱动恒星膨胀,进而增强恒星内能,降低恒星外壳的引力能。因此,氦闪改变了α机制中主要以λ参数为代表的恒星结构。而λ的值取决于参数α,该参数定义了内能对抛掉恒星外壳的贡献率。并且,λ的值可以从0.1左右改变到30,甚至可以小于0。最终,我们发现,当α=0时,CEE不能形成WD 1856+534系统,而当α=1时,CEE可以形成WD1856+534系统。并且,WD 1856+534这颗白矮星的前身星应该是一颗初始质量在1.5～2.0个太阳质量之间的恒星。在γ机制中,CEE期间红巨星与行星的距离变化保持在一个数量级内,行星通常能够存活。因此,WD 1856+534系统可以很容易地用γ机制生成。