[论文解读] Updated Solar Models

P. Morel, J. Provost+1 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 1997

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 6被引用 10

一句话总结

本文提出了结合质量损失、微观扩散和改进的不透明度与状态方程的更新太阳模型，显著提升了与日震学数据的一致性。尽管扩散使声速和密度分布分别与太阳参考模型（SRM）的偏差在0.2%和1%以内，但扩散或非定域扩散均无法完全解释锂的耗尽——只有质量损失可以解释，尽管它使中微子问题更加严重。

ABSTRACT

Solar models computed with mass loss, microscopic diffusion of helium and heavy elements and with updated physics have been evolved from the pre-main sequence to present days; they are compared to the observational constraints including lithium depletion and to the Solar Reference Model (SRM) of Basu et al. (1996), derived by inversion. Microscopic diffusion significantly improves the agreement with the observed solar frequencies and agree with the SRM within +- 0.2% for the sound velocity and +- 1% for the density, but slightly worsens the neutrino problem. Neither microscopic diffusion nor overshooting explain the observed lithium depletion consistently with helioseismological constraints, while a mass loss process does it. Models computed with OPAL equation of state and opacities are in better agreement with the seimic sound speed. To reach the level of precision of helioseismological observations the accuracy of solar models still needs to be improved by one magnitude; any such improvement will necessitate equation of state and opacity data taking into account of detailed changes in the mixture.

研究动机与目标

• 通过引入更新的物理输入，包括质量损失和微观扩散，提升太阳模型的准确性。
• 检验微观扩散和非定域扩散是否能一致地解释观测到的锂耗尽，同时满足日震学约束。
• 评估改进的状态方程（OPAL）和不透明度数据对模型精度的影响。
• 评估模型与通过日震学反演获得的太阳参考模型（SRM）的匹配程度。
• 识别剩余的不一致之处，特别是中微子问题和锂耗尽问题，并确定其成因。

提出的方法

• 从预主序演化至现今的太阳模型，采用更新的物理输入，包括质量损失和元素扩散。
• 引入OPAL状态方程和不透明度表，以改善热力学和辐射性质。
• 应用氦和重元素的微观扩散，以模拟太阳内部的元素分异。
• 将模型预测与日震学数据（特别是声速和密度分布）进行比较，以太阳参考模型（SRM）为基准。
• 根据观测约束（包括锂耗尽和中微子通量）评估模型性能。
• 采用后处理分析评估模型精度，重点关注声速偏差在±0.2%以内、密度偏差在±1%以内的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 微观扩散在多大程度上改善了与日震学声速和密度分布的一致性？
• RQ2 微观扩散或非定域扩散能否在满足日震学约束的前提下，一致地解释观测到的锂耗尽？
• RQ3 质量损失过程是否比扩散或非定域扩散提供了对锂耗尽更合理的解释？
• RQ4 采用OPAL状态方程和不透明度的模型在声速和密度精度方面与SRM相比如何？
• RQ5 为何引入质量损失或扩散仍无法解决太阳中微子问题？

主要发现

• 微观扩散显著改善了与日震学数据的一致性，声速与SRM的偏差在±0.2%以内，密度偏差在±1%以内。
• 采用OPAL状态方程和不透明度的模型在声速与观测日震学数据的一致性方面优于以往模型。
• 无论是微观扩散还是非定域扩散，均无法在满足日震学约束的前提下一致地解释观测到的锂耗尽。
• 质量损失过程被证明是解释锂耗尽所必需的，尽管它使太阳中微子问题更加严重。
• 尽管有所改进，模型精度仍不足以在所需水平上匹配日震学观测，需将状态方程和不透明度数据的精度提高一个数量级。
• 本研究结论认为，未来模型的准确性在很大程度上取决于状态方程和不透明度表中与成分相关的详细变化。