——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
近期,中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)恒星物理組張錢(qián)生、李焱與丹麥奧胡斯大學(xué)教授Christensen-Dalsgaard Joergen合作,詳細(xì)研究了對(duì)流超射、太陽(yáng)風(fēng)和主序前吸積對(duì)太陽(yáng)結(jié)構(gòu)演化模型的影響,基本解決了“太陽(yáng)豐度問(wèn)題”這一困擾國(guó)際恒星物理界十余年的難題。8月20日,美國(guó)天文學(xué)會(huì)的《天體物理學(xué)雜志》(The Astrophysical Journal)發(fā)表了他們的最新研究成果。
“太陽(yáng)豐度問(wèn)題”是指,采用最新的太陽(yáng)化學(xué)組成的測(cè)定結(jié)果以后,基于標(biāo)準(zhǔn)恒星演化理論預(yù)言的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)模型的多方面性質(zhì)(對(duì)流層底部位置、表面氦豐度和鋰豐度,以及內(nèi)部聲速和密度輪廓)與觀(guān)測(cè)不符合。自從2004年采用3D對(duì)流大氣模型擬合太陽(yáng)譜線(xiàn)得到低金屬豐度之后,該問(wèn)題一直存在至今,長(zhǎng)達(dá)十余年內(nèi),國(guó)際恒星物理學(xué)家都未能構(gòu)建全面符合觀(guān)測(cè)的太陽(yáng)結(jié)構(gòu)演化模型。由于太陽(yáng)是精細(xì)檢驗(yàn)恒星演化理論的最佳對(duì)象,標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)模型與觀(guān)測(cè)存在多方面不符合,說(shuō)明了當(dāng)前恒星演化理論存在嚴(yán)重缺陷。
此問(wèn)題的難度在于太陽(yáng)模型的觀(guān)測(cè)限制很多,而且觀(guān)測(cè)精度很高,因而難以構(gòu)建全面符合觀(guān)測(cè)的太陽(yáng)模型。通過(guò)對(duì)模型中存在的問(wèn)題的逐一分析和全盤(pán)考慮,文章作者提出,在恒星演化理論中考慮對(duì)流超射、太陽(yáng)風(fēng)和主序前吸積這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)理論中忽略的物理過(guò)程,有可能全面改進(jìn)太陽(yáng)模型。
文章作者對(duì)三種額外物理過(guò)程建立了物理模型,并計(jì)算了各種參數(shù)下的太陽(yáng)演化模型,發(fā)現(xiàn)當(dāng)主序前吸積物質(zhì)為貧氦情況時(shí),太陽(yáng)模型可以被顯著改進(jìn)。一個(gè)典型的改進(jìn)模型(TWA)的性質(zhì)如下圖和表所示。
圖中顯示了標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)模型(SSM09Ne和SSM09)和改進(jìn)太陽(yáng)模型(TWA)的聲速(a)和密度(b)與日震學(xué)反演的偏差,表中顯示了標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)模型和改進(jìn)太陽(yáng)模型的表面氦豐度Ys、對(duì)流層底部深度Rbc、表面鋰豐度A(Li)以及在地球測(cè)量太陽(yáng)各種核反應(yīng)中微子流量的理論值和觀(guān)測(cè)值。可以看到,改進(jìn)模型TWA已經(jīng)與太陽(yáng)觀(guān)測(cè)結(jié)果全面符合。
該研究揭示了標(biāo)準(zhǔn)恒星演化理論中忽略的某些物理過(guò)程能夠產(chǎn)生的重要作用,首次指出太陽(yáng)風(fēng)對(duì)于太陽(yáng)模型的構(gòu)建是不可忽略的,首次提出主序前的物質(zhì)吸積可能是非均質(zhì)的,并且基本解決了“太陽(yáng)豐度問(wèn)題”這一存在十余年的難題。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金群體、重點(diǎn)、面上項(xiàng)目、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和西部之光項(xiàng)目的支持。

圖1 太陽(yáng)模型的聲速(a)和密度(b)與觀(guān)測(cè)值的相對(duì)偏差,橫坐標(biāo)為距離太陽(yáng)中心的相對(duì)半徑
表1 太陽(yáng)模型的性質(zhì):上半部分包括太陽(yáng)模型的表面氦豐度Ys、對(duì)流層底部深度Rbc、表面鋰豐度A(Li),下半部分為在地球測(cè)量太陽(yáng)各種核反應(yīng)中微子流量
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