Первое самосогласованное моделирование внутреннего слоя Солнца раскрывает природу солнечного магнитного поля

Учёные из Калифорнийского университета в Санта-Крусе сделали прорыв в понимании внутренней структуры Солнца, впервые создав полностью самосогласованные численные модели тахоклина — очень тонкого слоя между радиационной и конвективной зонами звезды. Тахоклин разделяет внутреннюю радиационную зону, которая занимает 70% радиуса Солнца и вращается как твёрдое тело, и внешнюю конвективную зону, охватывающую оставшиеся 30%, где вращение происходит по-разному в разных областях. Его необычайная тонкость долгое время оставалась загадкой для учёных, поскольку различные физические процессы должны были растягивать этот слой.

Ключ к разгадке лежит во взаимодействии магнитного поля, порождаемого солнечным динамо в конвективной зоне, и процессов теплопереноса. Используя суперкомпьютер NASA Pleiades, команда провела масштабные вычисления, охватывающие десятки миллионов часов работы, чтобы смоделировать динамику слоя в реалистичных солнечных параметрах. Моделирование позволило отказаться от чрезмерного влияния вязкостных процессов в пользу более физически обоснованного радиационного распространения.

Без прямого задания модель сама по себе сформировала тахоклин, что стало достижением. Оказалось, что магнитные силы, возникающие в конвективной зоне, не только связаны с существованием тахоклина, но и поддерживают его тонкий слой, предотвращая его утолщение, которое могло бы произойти из-за радиационного распространения.

Это имеет фундаментальное значение, так как тахоклин играет основную роль в солнечном динамо — процессе, создающем магнитное поле звезды. Магнитные поля определяют солнечную активность, включая вспышки и корональные выбросы, которые могут оказывать серьёзное воздействие на космическую погоду у Земли, нарушая работу спутников и электросетей.

Кроме того, результаты важны для понимания магнитной активности других звёзд, что влияет на условия существования экзопланет и возможность развития жизни. Команда отмечает, что тщательный анализ архивных данных и современные вычислительные возможности позволяют раскрывать ранее недоступные аспекты звёздной физики.

 Источник: The Astrophysical Journal Letters