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user: 3. α增丰对极端水平分支星的影响 3.1. α增丰对不同金属丰度的极端水平分支星的影响 我们选取了4颗标准太阳模式的极端水平分支星和4颗α增丰模式的极端水平分支星来展示α增丰对不同金属丰度的极端水平分支星的影响。这8颗极端水平分支星具有相同的核心质量和包层质量，而金属丰度不同；核心质量为0.475 M ☉ ，包层质量为0.015 M ☉ ，金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04。 对于金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04的标准太阳模式的极端水平分支星，当它们处在零龄极端水平分支时，有效温度分别为34，085、29，807、25，590和23，522 K，表面重力加速度分别为8501、5423、3002和2308 m∙s −2 ，光度分别为19.14、17.54、17.22和15.98 L ☉ 。而对于金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04的α增丰模式的极端水平分支星，当它们处在零龄极端水平分支时，有效温度分别比标准太阳模式的高201、682、1030 和2140 K，表面重力加速度分别比标准太阳模式的大2.2%、8.2%、12.1%和32.0%，光度分别比标准太阳模式的大0.2%、1.2%、4.5%和7.3%。更直观地对比可见图1~3。对于金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04的标准太阳模式的极端水平分支星，它们的演化寿命分别为1.611、1.691、1.690和1.736亿年；而对于金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04的α增丰模式的极端水平分支星，它们的演化寿命分别比标准太阳模式的短0.1%、0.6%、2.5%和5.0%。可见，α增丰可以使极端水平分支星变得更蓝、更亮、表面重力加速度增大，演化寿命缩短。而且金属丰度越大，α增丰效应越明显。 物质吸收光子的能力用不透明度(吸收系数)来度量，不透明度的改变将会影响恒星的结构和演化[ 49 ] [ 50 ] 。极端水平分支星的核心温度极其高，不透明度由电子散射主导，α增丰的影响可以忽略不计。而在包层，不透明度由谱线吸收主导。众所周知，铁峰元素的吸收线非常强，而α增丰模式中含有较少的铁峰元素。所以，α增丰可以使极端水平分支星包层的不透明度变小。包层的不透明度变小就意味着包层的温度梯度减小，核心温度和表面温度的差距变小；也就意味着表面温度升高。而表面温度就是有效温度，所以α增丰可以使极端水平分支星的有效温度升高，看起来更蓝。 包层的不透明度变小一方面会使有效温度升高，另一方面会让半径变小，而半径变小必然导致表面 图1. 极端水平分支星的有效温度–重力加速度图；核心质量为0.475 M ☉ ，包层质量为0.015 M ☉ ，金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04。短划线代表标准太阳模式，实线代表α增丰模式；空心方块代表零龄极端水平分支阶段 重力加速度变大。半径变小会导致核心密度略微增加，进而导致核心温度略微升高，而核反应率对核心温度极端敏感，所以核反应率会提高。而核反应率提高必然会导致光度增加，演化进程加快。所以，α增丰可以使极端水平分支星的表面重力加速度增大，变得更亮，演化地更快。金属丰度越大，铁峰元素的绝对含量就会越多，由α增丰引起的铁峰元素的绝对变化量就会增大，包层不透明度的变化量就会变大，α增丰效应就会越显著。 3.2. α增丰对不同核心质量的极端水平分支星的影响 我们选取了5颗标准太阳模式的极端水平分支星和5颗α增丰模式的极端水平分支星来展示α增丰对不同核心质量的极端水平分支星的影响。这10颗极端水平分支星具有相同的金属丰度和包层质量，而核心质量不同；金属丰度为0.04，包层质量为0.010 M ☉ ，核心质量分别为0.400、0.450、0.450、0.475、0.500和0.550 M ☉ 。 对于核心质量分别为0.400、0.450、0.475、0.500和0.550 M ☉ 的标准太阳模式的极端水平分支星，当它们处在零龄极端水平分支时，有效温度分别为22，145、25，525、27，042、28，131和28，354 K，表面重力加速度分别为3531、4020、4211、4165和3273 m·s − 2 ，光度分别为6.87、11.95、15.15、18.86和27.20 L ☉ 。而对于核心质量分别为0.400、0.450、0.475、0.500和0.550 M ☉ 的α增丰模式的极端水平分支星，当它们处在零龄极端水平分支时，有效温度分别比标准太阳模式的高852、2166、2139、2144和2286 K，表面重力加速度分别比标准太阳模式的大8.3%、29.2%、26.6%、25.3%和22.2%，光度分别比标准太阳模式 图2. 极端水平分支星的有效温度–光度图；核心质量为0.475 M ☉ ，包层质量为0.015 M ☉ ，金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04。短划线、实线和空心方块的涵义与图1相同 图3. 零龄极端水平分支星的光度–金属丰度图、有效温度–金属丰度和重力加速度–金属丰度图；核心质量为0.475 M ☉ ，包层质量为0.015 M ☉ ，金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04。实心方块代表标准太阳模式，空心星号代表α增丰模式 的大7.4%，7.2%，7.1%，7.0%，11.6%。 伴随着极端水平分支星的演化，中心区的氦元素会逐渐燃烧消耗，氦丰度会逐渐下降；当中心区的氦元素耗尽时，就进入氦壳层燃烧的演化阶段。对于核心质量分别为0.400、0.450、0.475、0.500和0.550 M ☉ 的标准太阳模式的极端水平分支星，当它们中心区的氦元素刚刚耗尽时，有效温度分别为32，001、36，381、38，538、39，398和37，383 K，表面重力加速度分别为1197、2177、2736、2933和2834 m∙s −2 。而对于核心质量分别为0.400、0.450、0.475、0.500和0.550 M ☉ 的α增丰模式的极端水平分支星，当它们中心区的氦元素刚刚耗尽时，有效温度分别比标准太阳模式的高141、3918、3280、3254和3837 K，表面重力加速度分别比标准太阳模式的大5.9%、61.4%、51.4%、47.0%和32.7%。可见，α增丰效应并不随着核心质量的增大而单调递增，也不随着核心质量的减小而单调递减。更直观地对比可见图4和图5。由于金属丰度为0.04，包层质量为0.010 M ☉ ，核心质量为0.400 M ☉ 的标准太阳模式的极端水平分支星的演化轨迹存在异常的打转现象。这可能只是程序计算的结果，并不是真实的演化轨迹，为了避免误导读者，在图4中我们没有展示核心质量为0.400 M ☉ 的演化轨迹。 极端水平分支星的核心温度极其高，不透明度由电子散射主导，α增丰的直接影响可以忽略不计。而在包层，不透明度由谱线吸收主导，α增丰效应才会起作用。所以，当极端水平分支星的金属丰度和包层质量是特定值时，α增丰引起的包层不透明度变化量也就基本确定了，该变化量并不会随着核心质量的增加而有显著变化。因而，α增丰效应也就不会随着核心质量的增大而单调递增或者单调递减。 3.3. α增丰对不同包层质量的极端水平分支星的影响 我们选取了5颗标准太阳模式的极端水平分支星和5颗α增丰模式的极端水平分支星来展示α增丰对不同包层质量的极端水平分支星的影响。这10颗极端水平分支星具有相同的金属丰度和核心质量，而包层质量不同；金属丰度为0.004，核心质量为0.450 M ☉ ，包层质量分别为0.001、0.005、0.010、0.015 图4. 极端水平分支星的有效温度–重力加速度图；金属丰度为0.04，包层质量为0.010 M ☉ ，核心质量分别为0.450、 0.475、0.500和0.550 M ☉ 。短划线、实线和空心方块的涵义与图1相同。圆圈代表中心区氦元素刚刚耗尽时的演化阶段 图5. 零龄极端水平分支星的光度-金属丰度图、有效温度–金属丰度和重力加速度–金属丰度图；核心质量为0.475 M ☉ ，包层质量为0.015 M ☉ ，金属丰度分别为0.001、0.004、0.02和0.04。实心方块代表标准太阳模式，空心星号代表α增丰模式 和0.020 M ☉ 。 对于包层质量分别为0.001、0.005、0.010、0.015和0.020 M ☉ 的标准太阳模式的极端水平分支星，当它们处在零龄极端水平分支时，有效温度分别为34，291、33，831、32，842、31，526和30，019 K，表面重力加速度分别为12，249、11，129、9390、7581和5938 m·s −2 ，光度分别为12.52、13.17、14.02、14.91和15.81 L ☉ 。而对于包层质量分别为0.001、0.005、0.010、0.015和0.020 M ☉ 的α增丰模式的极端水平分支星，当它们处在零龄极端水平分支时，有效温度分别比标准太阳模式的高290、316、379、431和551 K，表面重力加速度分别比标准太阳模式的大2.4%、2.8%、3.6%、4.5%和6.4%，光度分别比标准太阳模式的大1.0%、0.9%、1.0%、1.0%和1.1%。整体来看，包层越厚，α增丰效应越明显。更直观地对比可见图6和图7。α增丰效应主要是在包层起作用，包层质量越大，α增丰引起的包层不透明度变化量越大，α增丰效应也就越显著。