新しい理論モデルは太陽の回転と磁場を説明します

科学者によって開発されたモデルには、太陽の自転の歴史だけでなく、太陽が生成する磁気の不安定性も含まれています。 (c)シルビアエクストレム/ UNIGE

2000年代初頭、新しいデータセットが太陽の表面の化学物質の存在量を修正し、天体物理学者が使用した標準モデルによって予測された値と矛盾しました。 しばしば挑戦され、これらの新しい豊富さはいくつかの新しい分析を通してそれを成し遂げました。 それらが正しいことが証明されたように見えたので、特にそれらが一般的な星の研究のための参照として役立つので、適応するのは太陽モデル次第でした。 スイスのジュネーブ大学(UNIGE)の天文学者のチームが、リエージュ大学と共同で、問題の一部を解決する新しい理論モデルを開発しました。時間の経過とともに変化する太陽の回転と、その磁場を考慮したものです。生成し、彼らは太陽の化学構造を説明することができました。 この研究の結果は、 ネイチャーアストロノミー

「太陽は私たちが最もよく特徴付けることができる星であるため、恒星物理学を理解するための基本的なテストを構成します。私たちはその化学元素の豊富な測定値だけでなく、地球の場合のようにその内部構造の測定値も持っています。地震学」と語るのは、UNIGEの天文学部門の研究者であり、この研究の筆頭著者であるPatrickEggenberger氏です。

これらの観測は、太陽の進化を説明することを目的とした理論モデルによって予測された結果と一致するはずです。 太陽はどのようにしてコア内の水素を燃焼させますか? エネルギーはそこでどのように生成され、表面に向かって輸送されますか? 化学元素は、回転と磁場の両方の影響を受けて、太陽の中でどのように漂流しますか?

標準太陽モデル

「これまで私たちが使用した標準太陽モデルは、一方では最深層の化学元素の輸送に関して、他方では回転と内部磁場に関して、非常に単純化された方法で私たちの星を考慮しています。それは今まで完全に無視されていました」と、UNIGEの天文学部門の研究者であり、研究の共著者であるGaëlBuldgenは説明します。

しかし、2000年代初頭、分析の改善により国際的な科学チームが太陽の存在量を大幅に修正するまで、すべてが正常に機能していました。 新しい存在量は、ソーラーモデリングの水域に深い波紋を引き起こしました。 それ以降、日震学(太陽の振動の分析)によって得られたデータ、特に太陽エンベロープ内のヘリウムの存在量を再現できるモデルはありませんでした。

新しいモデルと回転と磁場の重要な役割

UNIGEチームによって開発された新しい太陽モデルには、おそらく過去に速かった回転の進化だけでなく、それが生み出す磁気の不安定性も含まれています。 「私たちは、恒星モデルの化学元素の輸送に対する回転と磁場の影響を同時に絶対に考慮しなければなりません。それは、一般に恒星の物理学と同様に太陽にとって重要であり、与えられた宇宙の化学進化に直接影響を及ぼします。地球上の生命にとって重要な化学元素は星の中心で調理されているということです」とパトリックエッゲンベルガーは言います。

新しいモデルは、太陽の外層のヘリウムの濃度を正しく予測するだけでなく、これまでモデリングに抵抗していたリチウムの濃度も反映しています。 「磁場によって課せられた太陽の内部回転が乱流混合を生成し、この元素が星の中心に向かって急速に落下するのを防ぐため、ヘリウムの存在量は新しいモデルによって正しく再現されます。同時に、リチウムの存在量が観測されましたこの同じ混合がそれを破壊される高温領域に輸送するので、太陽表面でも再現されます」とパトリックエッゲンベルガーは説明します

問題は完全には解決されていません

しかし、新しいモデルは、日震学によって提起されたすべての課題を解決するわけではありません。「日震学のおかげで、太陽の表面から199,500 km下の、物質の対流運動が始まる500 km以内の領域がわかります。ただし、太陽は10,000kmの深度オフセットを予測しています」とUNIGEの研究者で論文の共著者であるSébastienSalmonは述べています。 新しいモデルでも問題が解決しない場合は、新しい理解の扉が開かれます。「新しいモデルのおかげで、この重大な違いを解決するのに役立つ物理的なプロセスに光を当てることができます。」

太陽のような星の更新

「これまでに研究した太陽型の星について得られた質量、半径、年齢を修正する必要があります」とGaëlBuldgenは次のステップを詳しく述べています。 実際、ほとんどの場合、太陽物理学は太陽に近いケーススタディに置き換えられます。 したがって、太陽を分析するためのモデルが変更された場合、この更新は、私たちと同様の他の星に対しても実行する必要があります。

パトリック・エッゲンベルガーは次のように述べています。「これは、たとえばPLATOミッションの枠組みの中で、惑星のホスト星をよりよく特徴付けたい場合に特に重要です。」 この24個の望遠鏡の天文台は、2026年にラグランジュ点2(地球から150万キロメートル、太陽の反対側)に飛んで、小さな惑星を発見して特徴づけ、それらのホスト星の特性を改善する必要があります。


太陽対流コアといくつかの太陽のような星の欠如によって制約されたコアオーバーシュート


詳しくは:
P. Eggenberger et al、太陽の内部回転と太陽のLiとHeの表面存在量へのリンク、 ネイチャーアストロノミー (2022)。 DOI:10.1038 / s41550-022-01677-0

ジュネーブ大学提供

引用:新しい理論モデルは、https://phys.org/news/2022-05-theoretical-accounts-sun-rotation-magnetic.htmlから2022年6月1日に取得された太陽の自転と磁場(2022年5月31日)を考慮しています。

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