1 / 17

9. Избранные проблемы звездных атмосфер: - химический состав Солнца;

9. Избранные проблемы звездных атмосфер: - химический состав Солнца; - химическая эволюция Галактики; - стратификация редкоземельных элементов в атмосферах звезд. Х имический состав и модель Солнца. Модель Солнца, T(r), ρ (r) :

ivo
Download Presentation

9. Избранные проблемы звездных атмосфер: - химический состав Солнца;

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 9. Избранные проблемы звездных атмосфер: - химический состав Солнца; - химическая эволюция Галактики; - стратификация редкоземельных элементов в атмосферах звезд.

  2. Химический состав и модель Солнца Модель Солнца, T(r), ρ(r): выработка энергии в ядре,  лучистый и конвективный перенос, непрозрачность зависит от содержания O, C, Ne, N, ... О: ~60% всех атомов с Z  3  уравнение состояния,  гидростатическое равновесие Наблюдательная проверка: гелиосейсмология, c(r)‏ солнечные нейтрино Строение Солнца (схематически)‏ строение

  3. Модели солнечных колебаний. Масштаб колебаний сильно преувеличен. Солнечная поверхность участвует одновременно в разных типах колебаний (до 100000 видов).

  4. Результаты измерения скорости 5-мин. колебаний Колебания вызываются звуковыми волнами, возникающими в турбулентной конвективной зоне Солнца в результате флуктуаций газового давления. Скорость: метры в секунду, изменение радиуса: до дес. км. Анализ гелиосейсмологических данных дает распределение плотности и скорости звука вдоль радиуса (профили). Красные области – движение от наблюдателя, синие – к наблюдателю.

  5. Сравнение теории и наблюдений Глубина основания конвективной зоны и поверхностное содержание Не чувствительны к содержанию элементов тяжелее Не. -------------------------------------------------------------------- основание Не поток конв. зоны нейтрино Rcz/Ro Ysurfтеория/набл. -------------------------------------------------------------------- Набл. 0.713±0.0010.249±0.003 -------------------------------------------------------------------- BS05 Z = 0.0194 0.7138 0.243 0.99±0.02 (Anders& Grevesse, 1989)‏ Согласие - в пределах 1-2 σ ! -------------------------------------------------------------------- (теория – наблюдения) для профилей скорости звука и плотности: Bahcall et al. 2005, ApJ 621, L85

  6. Ревизия содержания O на Солнце связана с уточнением моделирования атмосферы и формирования линий, 3D+не-ЛТР Солнце (O I, [O I], OH, Asplund et al. 2004): log O/H = -3.34±0.05 Znew = 0.0126 Согласуется с современным содержанием O в окрестностях Солнца: м/з среда: -3.39 ±0.06 (Meyer et al. 1998)‏ B звезды: -3.46 ±0.14 (Sofia & Meyer 2001)‏

  7. ЛТР, -3.14 неЛТР, -3.30 Содержание О трудно определить у Солнца и звезд поздних типов Солнце, классический анализ log O/H = -3.07±0.07 (Anders & Grevesse 1989) И.-к триплет, отклонения от ЛТР: log O/H = -3.14 (3D+LTE), log O/H = -3.30 (3D+NLTE, Asplund et al. 2004) 3D 3D Запрещенная линия – слабая, блендированная, log O/H = -3.32±0.15 (3D, Caffau et al.2008)‏

  8. 3D ~ -3.39 Молекулярные линии ОН чувствительны к T(z) 3D HM74 И.-к.: при переходах между вращательными уровнями HM -3.35 до -3.25 ~ -3.17 У.-ф.: при переходах между колебательными уровнями (Asplund et al. 2004, A&A 417, 751)‏ ~ -3.13 Использование плоско-параллельных моделей атмосфер ведет к завышению содержания по молекулярным линиям, (HM74 – 3D) ~ 0.08 – 0.26 dex.

  9. Сравнение теории и наблюдений основание Не поток конв. зоны нейтрино Rcz/Ro Ysurfтеория/набл. -------------------------------------------------------------------- Набл. 0.713±0.0010.249±0.003 -------------------------------------------------------------------- BS05 Z = 0.0194 0.7138 0.243 0.99±0.02 (Anders& Grevesse, 1989)‏ Согласие - в пределах 1-2 σ ! -------------------------------------------------------------------- BS05(AGS)‏ Z = 0.0126 0.7280 0.229 1.00±0.02 (Asplund et al., 2004)‏ Расхождение 15 – 20 σ -------------------------------------------------------------------- Профили скорости звука и плотности: теория и наблюдения Bahcall et al. 2005, ApJ 621, L85

  10. Как согласовать модель Солнца с данными гелиосейсмологии? Другиехимические элементы? log C /H = -3.610.05 уменьшилось на 0.1 dex (C I, [C I], CH, C2, Asplund et al. 2005, A&A 431, 693)‏ Ne - ? Фотосферный неон не наблюдаем. - Из соображений нуклеосинтеза: Ne/O = 0.15. - Измерения эмиссионной линии Ne IX 1248 A: log Ne/H = -3.89±0.12(Landi et al. 2007, ApJ 659, 743)‏ Нужно log Ne/H = -3.71 ! Теория: Ne не может заменить О, не согласуются профили скорости звука. Ошибки фотосферного содержания О больше, чем декларируются? 0.15 dex вместо 0.05 dex ? Моделирование атмосферы? Линий?

  11. Стратификацияредкоземельных элементов в атмосферах звезд Пульсирующие Ар звезды, roAp (rapidly oscillating)‏  переменность - фотометрическая (~10-3 mag)‏ - лучевых скоростей линий редкоземельных (РЗ) элементов Усредненный спектр, (толстая линия)‏ Наблюдаемый – средний R = 165000 3.6-м телескоп ESO; CAT/CES Fe I Pr II Nd III  Equ: амплитуды 25 – 800 м/с для линий разных элементов, P = 12.3 мин.

  12. медленное вращение, Equ, Prot = 76 лет умеренное магнитное поле,  Equ, B = 4 kG для РЗЭ линии разных стадий ионизации дают разное содержание при классическом ЛТР анализе.  Equ: log (Nd III – Nd II) = 1.5 dex (ЛТР, Cowley & Bord 1998) 31 roAp звезда: Nd III – Nd II, = 1.5 – 2 dex Pr III – Pr II общее свойство ! (ЛТР, Ryabchikova et al. 2004)‏ теория Pr II Pr III наблюдения Что не так? - параметры звезды, Тэфф, log g, - ЛТР HD 24712: сравнение наблюдаемых и теоретических (ЛТР и не-ЛТР) эквивалентных ширин линий Pr II и Pr III

  13. - Неоднородное распределение элементов по высоте. Наблюдения: переменность Vr. Механизм: атомная диффузия. Давление излучения grad > g выметает РЗЭ наружу. Пример определения распределения Pr с глубиной в атмосфере HD 24712 с учетом неравновесного формирования линийPr II и Pr III. [Pr/H] = 5 HD 24712 [Pr/H] = 0 РаспределениеPr (эмпирически). Наблюдаемые и теоретические (ЛТР и не-ЛТР) эквивалентные ширины линий Pr II и Pr III. наблюдения (Mashonkina et al. 2009)‏

  14. Химическаяэволюция Галактики: проблемаLi у звезд гало Spite plateau (Spite & Spite 1982, Nature, 297, 483)‏ для непроэволюционировавших очень старых звезд среднее: Li/H = 1.66 10-10 (Charbonnel & Primas 2005, A&A 442, 961)‏ Измерение анизотропии реликтового излучения, 2003, WMAP Соотношение барионов и фотонов во Вселенной: η = 6.110-10 WMAP+BBN:Li/H = (4.15 – 4.6) 10-10 первичное содержание Li.

  15. RGB SGB bRGB TOP Содержание Li в атмосферах самых старых звезд в 2.5 — 2.7 раза меньше, чем первичное. Почему? ▪ Гравитация + лучистое давление ведут к разделению химических элементов (атомная диффузия). ▪ Турбулентное перемешивание препятствует разделению. Наблюдательная проверка эффективности атомной диффузии. Шаровое скопление: - одинаковый начальный химсостав, - большая шкала времени (13 млрд. лет), - звезды на разных стадиях эволюции ГП: эффект будет наблюдаться, если он есть, КГ:начальный химсостав атмосферы восстанавливается Диаграмма цвет — величина шарового скопления NGC 6397, [Fe/H] = -2.1 Идея Korn et al. 2006, Nature, 442, 657.

  16. Если атомная диффузия работает, то содержание элементов у звезд ГП меньше, чем у КГ. Кроме Li! Он сгорает при Т > 2 млн. К. ▪ Наблюдения: эффект мал, но измерим! 17% (Са) — 62% (Mg), Важно! Точность определения звездных параметров и моделирования спектра! ▪ Теория: возраст 13.5 млрд. лет, [Fe/H] = -2.1, модель Т6.0 предсказывает гравитационное осаждение в согласии с наблюдениями. Содержание элементов у звезд NGC 6397 и расчеты атомной диффузии при наличии турбулентного перемешивания (Korn et al. 2007, ApJ 671, 402).

  17. Если теория верна для Mg, Ca, Ti, Fe, то нет оснований не верить предсказаниям для Li: модель Т6.0, возраст 13.5 млрд. лет на стадии ГП: Δlog ε(Li) = -0.25 dex. Начальное содержание в моделях Начальное содержание Li совпадает в пределах ошибок с первичным содержанием! ▪ Разрешение проблемы дефицита Li в ранней Галактике. ▪ Важность учета атомной диффузии при моделировании звезд и звездной эволюции. Δt (ГП) = -2 млрд. лет из-за гравитационного осаждения Не Содержание Li у звезд NGC 6397 (Korn et al. 2007, ApJ 671, 402)‏

More Related