태양의 자전과 자기장을 설명하는 새로운 이론 모델

태양의 새로운 이론

2000년대 초, 새로운 데이터 세트는 천체 물리학자들이 사용하는 표준 모델에 의해 예측된 값과 달리 태양 표면의 화학적 농도를 수정했습니다. 이러한 새로운 풍부함은 종종 도전받지만, 몇 가지 새로운 분석을 통해 달성되었습니다. 특히 그것들이 옳다는 것이 증명된 것처럼 보이기 때문에, 그것들이 일반적으로 별들을 연구하는 데 참고가 되기 때문에 적응하는 것은 태양 모델들에게 달려 있습니다. 스위스 제네바 대학의 천문학자 팀은 리에주 대학과 협력하여 일부 문제를 해결하는 새로운 이론 모델을 개발했습니다. 태양의 자전, 시간에 따른 변화, 그리고 자기장을 고려하여, 그들은 태양운의 화학적 구조를 설명할 수 있었습니다. 이 연구의 결과는 Nature Astronomy에 발표되었습니다.

 

 

 

"태양은 우리가 가장 잘 특징지을 수 있는 별입니다. 그래서 태양은 항성 물리학에 대한 우리의 이해를 위한 근본적인 시험입니다. 지진학 덕분에, 우리는 화학 원소의 풍부함에 대한 측정뿐만 아니라 지구의 경우처럼 내부 구조의 측정도 할 수 있습니다, "라고 UNIGE 천문학부의 연구원이자 이 연구의 첫 번째 저자인 패트릭 에겐 버거가 설명합니다. 이러한 관측 결과는 태양의 진화를 설명하기 위한 이론적 모델에 의해 예측된 결과와 일치해야 합니다. 태양은 어떻게 중심에서 수소를 태울까요? 에너지가 어떻게 그곳에서 생산되고 지표면으로 운반될까요? 화학 원소는 자전과 자기장의 영향을 받아 태양에서 어떻게 표류합니까? 이것은 표준 태양 모형입니다. 우리가 지금까지 사용해 온 표준 태양 모형은 가장 깊은 층에 있는 화학 원소의 운반과 관련하여 매우 간단한 방법으로 우리의 별을 고려합니다.  반면에, 지금까지 완전히 무시되었던 회전과 내부 자기장에 관한 것입니다. 라고 그 부서의 연구원 Gal Buldgen이 설명합니다. 이 연구와 UNIGE 천문학 연구의 공동 저자입니다.

하지만, 국제 과학 팀이 개선된 분석 덕분에 태양 농도를 대폭 수정한 2000년대 초까지는 모든 것이 잘 작동했습니다. 새로운 풍부함은 태양 모델링의 물에 깊은 동요를 일으켰습니다. 그 이후로, 어떤 모델도 태양 지진학, 특히 태양 외피에 있는 헬륨의 풍부함을 통해 얻은 데이터를 재현할 수 없었습니다.

 

새로운 모델과 회전 및 자기장의 핵심 역할입니다.

UNIGE 팀이 개발한 새로운 태양 모형은 아마도 과거에 더 빨랐을 회전의 진화뿐만 아니라 그것이 만들어내는 자기 불안정성도 포함합니다. "우리는 회전과 자기장이 우리의 항성 모형에서 화학 원소의 운반에 미치는 영향을 동시에 고려해야 합니다. 지구 생명체의 중요한 화학 원소들이 별의 중심에서 요리된다는 것을 고려하면, 그것은 일반적으로 항성 물리학에서 태양에 중요하고 우주의 화학적 진화에 직접적인 영향을 미칩니다, "라고 패트릭 엔버 거는 말합니다. 새로운 모델은 태양의 바깥 층에 있는 헬륨의 농도를 정확하게 예측할 뿐만 아니라 지금까지 모델링을 거부해 온 리튬의 농도를 반영합니다. "자기장에 의해 가해진 태양의 내부 회전이 항성 중심부로 너무 빨리 떨어지는 것을 막는 격동의 혼합물을 만들기 때문에 새로운 모델에 의해 헬륨의 풍부함이 올바르게 재현됩니다. 동시에, 태양 표면에서 관찰된 풍부한 리튬이 재현됩니다. 그 혼합물은 그것이 파괴되는 뜨거운 지역으로 그것을 운반합니다,"라고 패트릭 에겐 버거는 설명합니다.

 

문제가 완전히 해결되지 않았습니다.

하지만, 이 새로운 모델이 태양 지진학에 의해 제기된 모든 문제를 해결하지는 못합니다: "태양 지진학 덕분에, 우리는 태양 표면 아래 199,500 킬로미터에서 물질의 대류 운동이 시작되는 500 킬로미터 범위 내에서 알 수 있습니다. 하지만, 태양의 이론적 모델은 10,000 킬로미터의 깊이 오프셋을 예측합니다," 라고 이 논문의 공동 저자인 UNIGE 연구원 세바스티안 살몽이 말했습니다. 새 모델에 문제가 여전히 존재한다면, "새 모델은 이 중요한 차이를 해결하는 데 도움이 되는 물리적 프로세스를 조명했습니다." 태양 같은 별에 대한 최신 정보입니다. "우리는 지금까지 연구한 태양 별의 질량, 반지름, 나이를 수정해야 할 것입니다," 라고 게일 볼드 겐이 다음 단계를 자세히 설명하면서 말합니다. 사실, 대부분의 경우, 태양 물리학은 태양에 가까운 사례 연구로 옮겨집니다. 따라서 태양을 분석하는 모델이 수정된다면, 이 업데이트는 우리와 비슷한 다른 별들에 대해 수행되어야 합니다.