关于双星系统中非同步转动的研究

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在密近双星系统中,由于两子星间的距离比较近,两子星之间存在着相互作用的许多物理过程。这些物理过程包括:两子星之间的物质和角动量的相互转移、由星风引起的物质和角动量损失、子星结构的形变等等。对这些物理过程的研究,不仅仅对双星和恒星的演化有着重要的意义,而且增强我们对银河系了解。  在双星的演化中,如果轨道角速度和各子星的自转角速度相等,系统为同步转动双星系统,如果不相等则为非同步转动双星系统。由于存在的物理过程对双星系统的轨道角速度和两子星的自转角速度有影响,因而可以影响双星系统的同步或者非同步转动状态。对于这些物理过程的研究表明,它们与转动和潮汐的联合效应有着非常密切的关系。表明在研究双星系统的同步转动或者非同步转动时要同时考虑不同的物理过程,也就是说要同时考虑转动和潮汐效应,不能单单只考虑潮汐作用。判断双星系统处于同步转动状态还是处于非同步转动状态的方法,就是同时计算双星系统的轨道角速度及各子星的自转角速度。本文考虑了双星中一些物理过程对双星系统的影响,建立发展了一系列方程来计算双星系统的自转以及轨道角速度。本文在考虑转动和潮汐的联合效应的基础上,通过计算双星的演化,来研究不同物理过程对双星的同步转动或非同步转动的影响程度。  本文在Huang,Song,Bi等人建立的HSB双星模型的基础上,增加了计算双星轨道角速度,自转角速度部分的程序。计算了一个初始质量为10M⊙+6M⊙组成的大质量双星系统的演化过程。其初始参量为:假设初始演化时(零龄主序ZAMS)为同步转动,初始的主次星的化学组成为X=0.7、Z=0.02。  研究结果表明:  (1)伴星的潮汐力矩是使得双星系统在分离阶段保持同步转动的主要原因。  (2)子星的形变对双星的演化及双星系统的非同步转动有很强的影响,考虑了形变后物质交换相相比于不考虑形变的情况下要提前,使得双星系统更早的进入非同步转动状态,演化曲线朝低光度方向偏移。  (3)两子星间的物质和角动量交换可以使得双星系统在半相接阶段由同步转动变为非同步转动,物质交换速率对恒星的演化及其轨道周期和子星的自转周期非常敏感。然而在相接双星中的公共包层的物质交换与通过内拉格朗日物质交换有很大的不同,所以我们相信在相接阶段也将为非同步转动。  根据Tayler-Spriut磁场产生的机理,只有当恒星内部存在较差转动时,才能产生磁场。由于同步转动的双星,其子星内部为刚性转动,而非同步转动的双星,其子星内部才能出现较差转动。因此磁场的存在与非同步转动有密切的联系。推断出在双星的半相接和相接阶段比较容易观测到磁场,也就是物质交换的情况下易于观测磁场。
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