[论文解读] Influence of heavy element and rotationally induced diffusions on the solar models

M. Gabriel|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 1997

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 1被引用 13

一句话总结

本文利用更新的Livermore不透明度，研究了重元素及旋转诱导扩散对太阳模型的影响。通过引入氢和重元素的扩散，以及在对流区下方的旋转混合，模型与日震数据达到极佳的一致性，声速偏差小于0.1%（与Basu的地震模型相比），p模频率也与观测结果高度吻合。

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.

研究动机与目标

• 通过引入重元素和氢扩散效应，提高太阳模型的准确性。
• 评估对流包层下方旋转诱导混合对太阳结构的影响。
• 将模型预测与日震观测进行比较，特别是声速和p模频率。
• 评估更新的Livermore不透明度在提升太阳模型与观测一致性方面的作用。
• 确定扩散和旋转混合是否能够解决标准太阳模型与日震数据之间的差异。

提出的方法

• 使用最新的Livermore不透明度数据计算太阳模型。
• 构建了无扩散、仅氢扩散以及氢与重元素共同扩散的模型。
• 通过角动量损失和大尺度经向环流，在对流区下方引入旋转混合效应。
• 在包含引力沉降和旋转混合项的扩散项下求解恒星结构方程。
• 使用日震数据——特别是声速剖面和p模频率——作为观测约束。
• 对模型输出与Basu的地震模型观测数据进行了详细对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 重元素扩散的引入如何影响太阳模型中的声速剖面？
• RQ2 对流区下方的旋转诱导混合在多大程度上改善了与日震数据的一致性？
• RQ3 包含氢和重元素扩散的模型是否能比标准模型更准确地再现观测到的p模频率？
• RQ4 模型结果对使用更新的Livermore不透明度的敏感性如何？
• RQ5 扩散与旋转混合对太阳内部结构的综合影响是什么？

主要发现

• 包含氢和重元素扩散的最佳模型，其声速与Basu的地震模型相比偏差小于0.1%。
• 包含完整扩散的模型所计算的p模频率与日震观测高度一致。
• 计算了低阶p模和g模频率，结果与观测数据一致。
• 对流区下方的旋转混合显著提高了模型与日震约束的一致性。
• 引入重元素扩散后，太阳核心结构与无扩散模型相比，差异显著减小。
• 包含完整扩散与旋转混合的模型在所有测试配置中与观测数据的一致性最高。