黄润乾 执著的星空守望者

<正>作为一名中国科学院院士,黄润乾在国内从事恒星物理研究50余年,建立了物质和角动量损失的非守恒双星演化理论,转动双星演化理论和星风碰撞激波理论,为恒星结构和演化理论的发展做出了重要贡献。那片蓝天中的收获自1958年从德国席勒大学学成归国,黄润乾先后在中科院兰州物理研究所和中科院云南天文台等单位工作。黄润乾对天     

钡星星风吸积模型的检验

考虑δr≠0和偏心率e二次以上的高次项,采用星风质量吸积的角动量守恒模型,并根据由此模型推出的星风吸积质量及轨道参量变化方程,重新计算了ζCap系统在星风吸积过程中吸积的物质质量和轨道参量的变化,从而进一步证实在分离双星系统,钡星通过星风吸积模型与其伴星发生了质量传输.     

转动恒星引力昏暗效应及演化研究

转动和潮汐效应是影响恒星结构和演化非常重要的物理因素。根据Achernar的观测数据,用考虑转动和潮汐效应的单、双星模型,研究了Achernar引力昏暗现象。发现转动双星模型比单星模型更能符合Achernar的赤道和极半径之比观测值。计算结果表明,初始转动角速度快的恒星,其等价半径和中心密度在主序阶段的开始至40 M yr较大,随后变小。同时,由于初始转动角速度大的恒星,星风携带自转角动量损失多,造成后期演化角速度变小。另外,转动效应能增加恒星的中心集中度,但减少恒星的四极矩、回旋半径、中心温度、氢燃烧产能率,使转动恒星向赫罗图的低温和低光度演化。     

外赋AGB星星风吸积的轨道参量变化方程

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件,将星风吸积与盘吸积两种质量吸积一起来,考虑双星系统的轨道偏心率ｅ的二次以上的高次项,重新推导了吸积质量及轨道参量变化方程。     

潮汐转矩对转动恒星结构和演化的影响研究

潮汐效应是影响恒星结构和演化非常重要的物理因素.本文研究了影响潮汐转矩系数E_2的三个理论模型.根据转动恒星中的角动量传输和元素扩散方程,给出了潮汐转矩系数E_2对转动恒星内部结构和元素混合的影响.结果表明:潮汐转矩系数E_2与恒星质量、金属丰度、演化时间有密切关系.潮汐转矩系数E_2越大,双星系统轨道角动量转化为子星自转角动量和自转角动量在恒星内部传输的效率越高.强潮汐转矩造成恒星表面有较大的氦和氮元素的超丰和对流核质量,使恒星具有较高的光度.然而,对比模型M1和M3,充分的转动混合效应可以降低元素的不透明度和辐射温度梯度,压制转动动力学效应造成的辐射温度梯度的增加,使恒星中心对流核减少.强潮汐产生的转动混合效应使氢元素丰度和数密度增加,增强氢燃烧效率,提高中心核温度,使恒星膨胀,具有较大的转动惯量.因此,研究潮汐效应对元素混合效应的影响,对密近双星的演化具有重要意义.     

Ba星系统的星风吸积及污染因子

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件,且δr ≠ 0,考虑轨道偏心率的高次项,推导了星风吸积质量及轨道参量变化方程.在此基础上计算了 Ba星系统在星风吸积过程中吸积的物质量和轨道参量的变化,并讨论了影响Ba星污染因子的 因素.     

Ba星系统轨道参量的变化

考虑到δｒ≠０，用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件，推导了星风吸积质量及轨道参量变化方程，在此基础上计算了Ｂａ星系统在星风吸积过程中吸积的物质量和轨道参量的变化，并讨论了逃逸物质附加切向速度对各参量的影响。     

密近双星的Roche势的计算

文章对密近双星的Roche势进行分析,并计算出3个内、外拉格朗日点及其相应的Roche势.根据Roche势对密近双星进行分类,这对于探寻3类密近双星的演化联系起重要作用.当子星充满内(或外)临界等势面必定会发生质量和角动量的转移或损失,从而引起质量和角动量在两子星间的重新分布并最终导致双星并合.Roche势的计算对于密近双星的观测、分析和研究具有重要意义.     

质量损失对贫金属AGB星表面丰度的影响

在参数化热脉冲模型的基础上,加入星风质量损失,拟合了三颗铅星(HD187861、HD224959和HD196944)和两颗非铅星(LP625-44与LP706-7)的表面丰度,计算结果都能很好地重现观测数据.同时还发现:在考虑星风质量损失的情况下,三颗铅星的平均中子辐照量均超过2(mb)-1,富氮中间壳层中约80%的物质重复经历s-过程.而对于非铅星,星风质量损失的影响可忽略不计.     

科学家首次观测到恒星风激烈碰撞

恒星风是恒星表面发出的物质流,是恒星质量流失的一种手段.恒星风在所有恒星中都普遍存在,但速度和强度有很大差别.太阳发出的星风通常称为太阳风,速度大约为每小时200～300km.从冕洞吹出的太阳风速度则要大一些,大约每小时700km.太阳通过星风损失质量的速率约为每年10-14倍太阳质量,在一生中通过星风大约会损失掉0.01%的质量,因此星风对其演化的影响可以忽略不计.     

Circumbinary disk, an efficient medium extracting orbital angular momentum in close binaries

The loss of orbital angular momentum plays an important role in the mass transfer and orbital evolution of close binaries. The traditional mechanisms of orbital angular momentum loss consist of gravitational wave radiation, mass loss and magnetic braking. However, a small fraction of the mass outflow may form a thin circumbinary disk (CB disk) located in the orbital plane of the binary during mass exchange. The tide torques caused by the gravitational interaction between a CB disk and a binary system brake binary effectively, and extract the orbital angular momentum from the binary system. In this study, numerical calculations for the evolution of the white dwarf binary show that a CB disk is an efficient medium extracting orbital angular momentum even if the mass loss is very small. Finally, some theoretical research and observational progress on CB disks are presented. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10873011, 10573009, 10573010) and Program for Science & Technology Innovation Talents in Universities of Henan Province, China     

碰撞能对反应S+HH/HD/DH/DD动力学性质的影响

以最新的势能面为基础,首先用量子方法和准经典法计算了反应S+HH在不同碰撞能下的反应截面,这2种方法的计算结果符合的很好,证明了计算结果的可靠性.然后计算了不同碰撞能下反应S+HH/HD/DH/DD的激发函数、产物散射方向、转动角动量定向和取向等动力学性质.结果表明碰撞能对反应S+HH有促进作用,大的质量因子会阻碍反应的发生,碰撞能和质量因子对反应的矢量性质均有明显的影响.     

Hot Jupiters from secular planet-planet interactions

About 25 per cent of 'hot Jupiters' (extrasolar Jovian-mass planets with close-in orbits) are actually orbiting counter to the spin direction of the star. Perturbations from a distant binary star companion can produce high inclinations, but cannot explain orbits that are retrograde with respect to the total angular momentum of the system. Such orbits in a stellar context can be produced through secular (that is, long term) perturbations in hierarchical triple-star systems. Here we report a similar analysis of planetary bodies, including both octupole-order effects and tidal friction, and find that we can produce hot Jupiters in orbits that are retrograde with respect to the total angular momentum. With distant stellar mass perturbers, such an outcome is not possible. With planetary perturbers, the inner orbit's angular momentum component parallel to the total angular momentum need not be constant. In fact, as we show here, it can even change sign, leading to a retrograde orbit. A brief excursion to very high eccentricity during the chaotic evolution of the inner orbit allows planet-star tidal interactions to rapidly circularize that orbit, decoupling the planets and forming a retrograde hot Jupiter.     

谈"小球与均质自由杆的碰撞"中角动量守恒

对于光滑水平面上小球与均质自由杆的碰撞系统,选取碰撞时细杆的质心以及细杆和小球的质心作为两个不同的参考点,分别写出应用角动量守恒定律得到的结果,证明两个结果是等价的,因而系统对任意参考点的角动量都守恒。     

一种新型翻转跳跃运动机器人的运动结构与轨迹规划

提出一种全新的单腿机器人运动模式——翻转跳跃运动模式，对其运动结构和轨迹规划进行了分析．与一般单腿机器人的弹簧结构完全不同，翻转跳跃运动机器人的运动结构仅由3个旋转关节构成；1个完整的翻转跳跃运动周期则由2个行走阶段和2个飞行阶段组成．在飞行阶段，由于机器人绕其质心的角动量守恒，各关节则不加控制．因此，可利用这种全新运动模式机器人特有的运动学和动力学特性，将其运动轨迹规划问题转化为2个非线性二阶约束条件下的最优化问题．给出了一个消耗能量最小的运动轨迹规划问题的仿真结果．     

线性近似下的X-Y-Z模型-各向异性亚铁磁性Heisenberg系统的自旋波解

通过Holstein-Primakoff变换、点阵傅里叶变换、宇称变换、Shwinger角动量表象的转动变换、Bogoliubov变换、压缩变换等幺正变换，在线性近似下研究了X-Y-Z模型-各向异性亚铁磁性Heisenberg系统的基态、激发态的性质．     

涡旋光束的轨道角动量双缝干涉实验研究

利用计算机全息振幅二元光栅对基模高斯光束进行衍射,实验产生不同阶次拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian,LG）涡旋光束,用得到的不同阶的LG光束进行双缝干涉实验,根据采集到的干涉条纹扭曲方向及条纹扭曲程度实现涡旋光束轨道角动量的测量,通过调整实验光学系统,分析了LG光束轨道角动量的测量精度.结果表明,基模高斯光束束宽与全息光栅尺寸的合理选择会影响到生成的涡旋光束质量.在确定基模高斯光束束宽的情况下,双缝间距与光束束宽的比例为1：1.5时,双缝对生成的LG光束干涉条纹扭曲效果明显,LG光束轨道角动量测量误差最小.     

关于刚体转动的一个定理

本文从非惯性系中的角动量定理出发,应用刚体平面平行运动的运动学公式,导出了刚体绕瞬时转动中心的转动定理,并应用它求解了两个问题。     

变角速度转动系统的相对论性分析静力学理论

建立变角速度转动系统相对论性分析静力学理论,给出变角速度转动系统的相对论性虚功原理、变角速度转动系统的相对论性广义平衡方程,并证明变角速度转动系统中的力学体系一般为非有势系.