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科学家发现恒星活动中心的湍流对流

在其内部,星星以类似洋葱的分层结构构成。在具有类似太阳温度的温度中,核心后面是辐射区。在那里,来自内部的热量通过辐射向外传导。随着恒星等离子体向外部变冷,等离子体的流动决定了热传递:热等离子体从内部升至表面,冷却并再次下沉。此过程称为对流。同时,取决于恒星纬度的恒星自转会引起切变运动。这两个过程在一起扭曲和扭曲磁场线,并在尚未完全理解的发电机过程中产生恒星的复杂磁场。

“很遗憾,我们不能直接观察太阳和其他恒星来观察这些过程的作用,而必须诉诸更多间接方法,”德国马克斯·普朗克太阳系研究所(MPS)的Jyri Lehtinen博士说,今天发表在“自然天文学”上的新论文的第一作者。在他们目前的研究中,研究人员一方面比较了不同恒星的活动水平,另一方面比较了它们的自转和对流特性。目的是确定哪些属性对活动有重大影响。这可以帮助您了解其中的发电机过程的细节。

过去曾提出过几种恒星发电机模型,但有两个主要范例。尽管其中一个更着重于旋转并且仅假设对流的细微影响,但另一个则主要取决于湍流。在这种对流中,热的恒星等离子体不会以大规模的静止运动上升到表面。相反,小规模剧烈流动占主导地位。

为了找到两个范式中一个或另一个的证据,Lehtinen和他的同事们首次对224个非常不同的恒星进行了研究。他们的样本中既有主序恒星,也就是处于生命鼎盛时期的恒星,还有更老,更进化的巨星。通常,恒星的对流和旋转特性都随着年龄的增长而变化。与主序星相比,已演化的恒星显示出较厚的对流区,该对流区通常在恒星的大部分直径上扩展,有时会完全取代辐射区。这导致对流热传输的转换时间更长。同时,旋转通常会减慢速度。

在他们的研究中,研究人员分析了从美国加利福尼亚州威尔逊山天文台获得的数据集,该数据集记录了恒星等离子体中典型的钙离子典型波长下的恒星辐射。这些排放不仅与恒星的活动水平相关。复杂的数据处理还可以推断出恒星的自转周期。

像太阳一样,恒星有时会被磁场强度极高的区域(即所谓的活动区域)所覆盖,这些区域通常与恒星可见表面上的黑点相关。芬兰阿尔托大学的MaaritKäpylä教授说:“随着恒星的旋转,这些区域进入并通过它们,导致发射亮度的周期性上升和下降。”该研究小组的负责人“太阳能和恒星” MPS上的“ Dynamos”。但是,由于恒星排放还会因其他影响而波动,因此识别周期性变化(尤其是长期变化)非常棘手。

MPS的Nigul Olspert博士说:“我们研究的某些恒星表现出数百天的自转周期,而且令人惊讶的是,其磁活动水平仍然与其他恒星相似,甚至还包括像太阳这样的磁循环。”数据。相比之下,太阳在太阳赤道仅以大约25天的自转周期快速旋转。对流周转时间是通过恒星结构模型计算的,其中考虑了每颗恒星的质量,化学成分和演化阶段。

科学家的分析表明,恒星的活动水平并不依赖于其旋转,正如其他研究基于较小且更均匀的样本(仅包括主序恒星)所做的其他研究所暗示的那样。相反,只有考虑到对流,才能以统一的方式理解主序列和演化恒星的行为。Käpylä教授总结道:“旋转和对流的共同作用决定了恒星的活跃程度。”她补充说:“我们的研究结果使尺度更加有利于发电机机制,包括湍流对流。”

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