[논문 리뷰] Influence of heavy element and rotationally induced diffusions on the solar models

M. Gabriel|arXiv (Cornell University)|1997. 06. 20.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 1인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 업데이트된 Livermore 투과도를 사용하여 중성자수 및 회전에 의해 유도되는 확산이 태양 모델에 미치는 영향을 조사한다. 수소와 중성자수 확산을 포함하고, 대류권 아래에서의 회전에 의해 유도되는 혼합을 적용함으로써, 모델은 헬리오세미크 데이터와 뛰어난 일치를 보이며, 음속의 편차가 Basu의 세ismic 모델과 0.1% 미만으로 나타나고, p-모드 주파수는 관측 결과와 밀접하게 일치한다.

ABSTRACT

We present the results of solar model computation done with the latest Livermore opacities. Models without diffusion, with hydrogen diffusion only and with hydrogen and heavy elements diffusion are considered. The influence of mixing below the convective envelope induced by rotation and angular momentum losses is also discussed. The sound speed of our best model, does not deviate from that of Basu's seismic one by more than about one thousandth; p-mode frequencies are also compared with observations and frequencies for low order p and g-modes are given.

연구 동기 및 목표

• 중성자수 및 수소 확산 효과를 포함시켜 태양 모델의 정확도를 향상시키는 것.
• 대류권 아래에서 회전에 의해 유도되는 혼합의 태양 구조에 대한 영향을 평가하는 것.
• 모델 예측을 헬리오세미크 관측 결과와 비교하여, 특히 음속과 p-모드 주파수를 중심으로 하는 것.
• 업데이트된 Livermore 투과도가 태양 모델의 관측 결과와의 일치도를 향상시키는 데서의 역할을 평가하는 것.
• 확산 및 회전에 의한 혼합이 표준 태양 모델과 헬리오세미크 데이터 간의 괴리 문제를 해결할 수 있는지 판단하는 것.

제안 방법

• 최신 Livermore 투과도 데이터를 사용하여 태양 모델을 계산함.
• 확산 없음, 수소 확산만, 수소 및 중성자수 확산을 포함한 모델을 구축함.
• 대류권 아래에서 각운동량 손실과 기류 순환에 의해 회전에 기인한 혼합 효과를 통합함.
• 중력 침강과 회전에 의한 혼합을 고려한 확산 항을 포함한 별의 구조 방정식을 해결함.
• 헬리오세미크 데이터—특히 음속 프로파일과 p-모드 주파수—를 관측 제약 조건으로 사용함.
• 모델 출력 결과와 Basu의 세ismic 모델에서의 관측 데이터 사이의 상세한 비교를 수행함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중성자수 확산의 포함 여부가 태양 모델의 음속 프로파일에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 대류권 아래에서 회전에 의해 유도되는 혼합이 헬리오세미크 데이터와의 일치도에 얼마나 기여하는가?
• RQ3 수소 및 중성자수 확산을 포함한 모델이 표준 모델보다 관측된 p-모드 주파수를 더 정확하게 재현할 수 있는가?
• RQ4 업데이트된 Livermore 투과도 사용에 따른 모델 결과의 민감도는 어떠한가?
• RQ5 확산과 회전에 의한 혼합의 병합 효과가 태양 내부 구조에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 수소 및 중성자수 확산을 모두 포함한 최적의 모델은 Basu의 세ismic 모델과 음속의 편차가 0.1% 미만으로 나타남.
• 완전한 확산을 포함한 모델의 p-모드 주파수는 헬리오세미크 관측 결과와 매우 밀접하게 일치함.
• 저차수의 p-모드 및 g-모드 주파수를 계산하였으며, 관측 결과와 일관됨.
• 대류권 아래에서의 회전에 기인한 혼합은 모델이 헬리오세미크 제약 조건과의 일치도를 크게 향상시킴.
• 중성자수 확산을 포함함으로써 표준 모델과 비교해 핵부의 구조 괴리 현상이 감소함.
• 완전한 확산과 회전에 의한 혼합을 포함한 모델이 모든 테스트된 구성 중에서 관측 데이터와 가장 높은 일치도를 달성함.