屏蔽库伦势在脉动白矮星中的应用

Asteroseismology is a subject which studies the inner structure of stars by using the observed stellar pulsation modes. Different modes pulsate in different depths in a star. The modes carry different depths of structure information. Asteroseismology opens a window for us to study the inner structure of stars. Most of the low and medium mass stars will evolve to be white dwarfs. White dwarfs have the mass magnitude of the sun and the volume magnitude of the earth. Therefore, they are extremely dense objects. The white dwarf seismology can help to explore the extreme physical laws. In the super gravity field, there may be screened Coulomb potential around the charged particles in a white dwarf. The preliminary results show that there are significant differences on the element abundances at the element interface area using pure Coulomb potential and screened Coulomb potential to evolve white dwarf stars. The long period modes can test the differences on the element abundances at the element interface area. On the one hand, a large number of grid white dwarfs will be evolved using pure Coulomb potential and screened Coulomb potential. These grid white dwarfs will be used for theoretical analysis. On the other hand, for asteroseismology, we need to actively look for white dwarfs with lots of reliable modes observed. The scientific value of screened Coulomb potential can be evaluated by comparing the fitting results with previous asteroseismology results and spectral work. The application of screened Coulomb potential in white dwarfs is excepted to improve the accuracy of model fittings.

星震学是一门利用观测到的恒星振动频率研究恒星内部结构的科学。不同振动模式在恒星内部传播区域不同，反应着恒星内部不同结构的信息。星震学为人类研究恒星内部结构打开了一扇窗。绝大多数中小质量恒星都将演化生成白矮星。白矮星拥有太阳数量级的质量和地球数量级的体积，是极端致密天体。白矮星星震学有助于探索极端物理规律。在超大重力场作用下，白矮星内部的带电粒子周围可能形成有屏蔽效应的库伦势。初步研究结果显示使用纯净库伦势和屏蔽库伦势演化白矮星模型会导致元素交界面处元素丰度有差别进而影响长周期振动模式。一方面使用纯净库伦势和屏蔽库伦势演化大量脉动白矮星网格模型进行理论分析。另一方面积极寻找具有较多可靠观测模式的脉动白矮星从事星震学研究工作。从对目标白矮星的拟合结果以及和文献中已有的星震学工作和光谱工作比对中评估屏蔽库伦势在脉动白矮星中的科学价值。将屏蔽库伦势应用到白矮星星震学中有望提高模型拟合精度。

98%的中小质量恒星都将演化成为白矮星，研究白矮星具有普遍意义。白矮星是极端致密天体，等离子体密度很高，考虑有屏蔽效应的库伦势应该比考虑纯净库伦势更符合物理条件。星震学是一门利用探测到的恒星震动频率研究恒星内部结构的科学。白矮星星震学是探索白矮星内部结构的强有力工具。在白矮星演化程序WDEC元素扩散子程序中考虑纯净库伦势和屏蔽库伦势演化白矮星网格模型、计算理论振动周期并对脉动白矮星开展星震学模型拟合工作有机会评价屏蔽库伦势在脉动白矮星中的应用价值。模型计算结果表明，考虑屏蔽库伦势后理论计算脉动白矮星的脉动周期有1%秒数量级的变化。考虑屏蔽库伦势后对DA星脉动白矮星HS0507+0434B和R808的脉动模式拟合误差分别改进了34%和9.78%。对这两颗脉动白矮星的星震学模型拟合结果表明屏蔽库伦势在脉动白矮星中具有应用潜力。使用WDEC程序演化了DOV白矮星网格模型、计算了理论振动周期并对PG1159-035的29个观测认证模式开展了模型拟合工作。拟合丰富的观测认证模式仍然可以获得较小的模型拟合误差（1.97秒）表明星震学理论在白矮星领域潜力巨大。考虑中心核组成轮廓的不同使用2018版的WDEC程序演化了DBV白矮星网格模型、计算了理论振动周期并对DBV白矮星EPIC228782059开展了星震学模型拟合工作。拟合结果表明该DBV白矮星很可能是已知的最低温度的氦大气脉动白矮星。综上所述，项目负责人对不同类型的脉动白矮星开展了星震学研究工作，取得了丰硕的研究成果。