Vlny slunce odhalují točení jádra

Sluneční astronomové možná konečně detekovali gravitační vlny v jádru naší hvězdy, což ukazuje, že centrální oblast Slunce rotuje asi čtyřikrát rychleji než vnější vrstvy.

Slunce je chvějící se, vířící, kroutící se koule ionizovaného plynu. Je zasažen vlnami. Astronomové, kteří studují tyto vlny, rádi popisují naši hvězdu jako zvonek, který zvoní, a podobně jako zvonky Slunce za určitých kmitočtů zaznívá. Vědci mohou na Slunci detekovat akustické vlny, protože jejich vlnky pohybují viditelným povrchem nahoru a dolů a vytvářejí Dopplerovy posuny v plynové záři.

Tento výřezový diagram ukazuje klíčové oblasti Slunce. Fotosféra je často označována jako „viditelný povrch“. Uvnitř Slunce je turbulentní vnější konvekční zóna a stabilnější vnitřní radiační zóna, která obklopuje jádro. Zvukové vlny („p-režimy“, kde p je pro tlak) se ozývají po celém Slunci, ale nízkofrekvenční gravitační vlny („režimy g“) zůstávají hluboko uvnitř.

ESA / NASA

Jak se akustické vlny pohybují Sluncem, změny vnitřní struktury nebo hustoty ovlivňují rychlost jejich cestování. Vědci tak mohou tyto vlny použít k „prozkoumání“ uvnitř Slunce, a tak se zbavit jakýchkoli anomálií, aby určili, s čím by se vlny musely setkat, aby se takto upravily.

Astronomové studovali sluneční oscilace již od šedesátých let, ale nikdy se jim nepodařilo zjistit podpis jiného, ​​zvláštního druhu vlny v jádru Slunce, nazývaného gravitační vlny nebo režimy g . Gravitační vlny jsou šikmým pohybem pobízeným turbulentním prouděním, ke kterému dochází ve vnější vrstvě Slunce. V konvekční zóně však dobře nepřežijí - místo toho se v podstatě zachytí v radiační zóně pod ní a v jejím jádru, kde se materiál pohybuje způsobem, který nevymaže gravitační vlny.

Pokud by solární fyzici dokázali tyto gravitační vlny detekovat, mohli by se naučit, jak rychle se jádro otáčí. (Akustické vlny procházejí jádrem příliš rychle, než aby byly citlivé na jeho rotaci.) Každá detekce gravitačních vln, která sahá až do sedmdesátých let, však nevydržela další vyšetřování. Část problému spočívá v tom, že si vědci nejsou jistí, jak silné jsou režimy g, takže je těžké ověřit, zda je signál z nich skutečně.

Eric Fossat (Observatoř Côte d'Azur, Francie) a jeho kolegové nyní tvrdí, že odhalili tento plachý signál. Tým vykopal více než 16 let dat ze společné kosmické sondy ESA / NASA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), která byla zahájena v roce 1995, konkrétně za účelem studia zvukových vln dopadajících na Slunce, pole zvaného helioseismologie . Vědci se zaměřili na akustické vlny, které se pohybovaly jádrem, s minimálními účinky jiných struktur na Slunci. Protože gravitační vlny mění vnitřní geometrii a hustotu Slunce, měla by jejich přítomnost ovlivnit dobu cestování zvukových vln.

Pečlivá analýza více než 34 000 vzorů akustických vln odhalila to, co vypadá jako otisk gravitačních vln, uvádí Fossatův tým v srpnové astronomii a astrofyzice . Tým nedokázal škádlit jednotlivé vlny, říká Fossat; to, co vidí, je kolektivní podpis mnoha vln dohromady.

Frekvence gravitačních vln naznačuje, že jádro rotuje každých 7 dní. To je asi čtyřikrát rychlejší než radiační zóna nad ní a čtyřikrát až pětkrát rychlejší než povrch. (Povrch se otáčí rychleji na rovníku než na pólech.)

Tento rozdíl mezi rychlostí otáčení jádra a rychlostí vnějších vrstev není překvapivý, říká Thierry Appourchaux (Institut vesmírné astrofyziky, Francie). Práce s Keplerovými daty, jak on, tak i jiní, naznačuje, že jádra mnoha hvězd rotují různými rychlostmi než jejich vnější vrstvy. Vědci předpokládali, že totéž platí pro Slunce, ale výsledek SOHO tuto hypotézu potvrzuje.

Pokud to znamená, že účinky na akustické vlny jsou skutečně z režimů g. Appourchaux říká, že papír vypadá zvukově, ale poukazuje na další potenciální detekce za posledních několik desetiletí, které nebylo možné reprodukovat. Sluneční gravitační vlny je notoricky nemožné najít. Tým však podrobně rozložil svou analýzu a Fossat vyzývá další astronomy, aby se pro veřejnost pustili do veřejných údajů. Pokud se detekce ukáže jako pravdivá, bude to velký problém v helioseismologii a jeden z nejlepších objevů SOHO.

Reference:

E. Fossat a kol. „Asymptotické režimy g: Důkaz rychlé rotace solárního jádra.“ Astronomie a astrofyzika . Srpen 2017.

T. Appourchaux a PL Pallé. „Historie detekce g-režimu.“ 50 let seismologie Slunce a hvězd, sborník z konference 2013.


Největší sluneční novinky roku se odehrají 21. srpna. Připravte se na zatmění od pobřeží 2017 k pobřeží s naším komplexním krytím zatmění, které se denně aktualizuje.