对太阳光谱的新计算解决十年来的风波性难题
（神秘的地球uux.cn报导）据cnBeta：尽管我们的太阳比宇宙中的任何其他恒星都要近得多，但它仍有其神秘之处。毕竟，它离地球还有9300万英里（1.5亿公里），而我们只有一个狭窄的视角。另外，综艺看点：适合发朋友圈再加上它的表面热得发烫--它的大气层更热，并且它不断地以每小时约100万英里的速度喷射出粒子。这就难怪我们人类仍会有新的察觉。
事实上，天文学家方才解决了长达十年的太阳丰度危机：从太阳振荡（日光学）中确定的太阳内部结构跟从恒星演化基础理论中得出的结构之间的冲突，而后者又依赖于对当今太阳化学成分的测量。对太阳大气物理学的新计算形成了各异化学元素丰度的新近结局，从而解决了这一冲突。厦门天气变化Tips值得注意的是，太阳比过去觉得的含有更多的氧、硅和氖。所使用的方法也保证了对普通恒星的化学成分有更精确的估计。
当一种确定太阳化学成分的久经考验的方法似乎跟一种绘制太阳内部结构的革新、精确的技术相抵触时你该怎么办呢？这就是探究太阳的天文学家所面临的状况。如今，由Ekaterina Magg、Maria Bergemann及其同仁发表的新计算结局解决了这一显著的矛盾。
这方面久经考验的方法是光谱确认。以便确定太阳或其他任何恒星的化学成分，天文学家通常会求助于光谱：将光确认成各异波长的彩虹状。恒星光谱包含显著的朋友圈治愈文案，看完瞬间懂了、尖锐的暗线，这是由William Wollaston在1802年首次注意到、由Joseph von Fraunhofer在1814年重新察觉并由Gustav Kirchhoff和Robert Bunsen在1860年代确定为表明特定化学元素存在的通讯。
印度天体物理学家Meghnad Saha在1920年的开创性岗位将这些“吸收线”的强度跟恒星的温度和化学成分联系起来，这为我们的恒星物理模型奠定了基础。Cecilia Payne-Gaposchkin就经由这一基础认识到像我们太阳这样的恒星首要由氢和氦组成且只有微量的较重的化学元素。
从那时起，将光谱特征跟恒星等离子体的化学成分和物理学联系在一起的基础计算为天体物理学带来了至关重大的价值。它们是我们对宇宙的化学演变及恒星和系外行星的物理结构和演变的理解获得长达一个世纪的进展的基础。这就是当新观测资料变得可用并提供了对我们太阳内部管理的洞察力时各异的拼图碎片并不匹配的缘由，而这让人感到震惊。
太阳演化的现代规范模型则是用2009年发表的一组著名的太阳大气化学成分的测量资料来校准的。但在一些重大的关于婚姻，我想说：遗憾也是人生的一部分详情上，基于该规范模型对恒星内部结构的重建跟另一组测量结局相矛盾：太阳地震资料，即相当精确地追踪全部太阳的微小振荡的测量结局--太阳以特有的模式有节奏地膨胀和收缩的方式，时间尺度在几秒钟和几小时之间。
就像地震波为地质学家提供了有关地球内部的重大信息或像钟声编码了有关其形状和材料属性的信息一样，日光地震学提供了有关太阳内部的信息。
高度精确的日震测量给出了有关太阳内部结构的结局，而这跟太阳规范模型相悖。依据日光地震学，我们太阳内部所谓的对流区域即物质上升并再次下沉就像沸腾的锅里的水一样，比规范模型预测的要大得多。靠近该区域底部的声波速度也偏离了规范模型的预测，太阳中氦气的总量也是如此。最重大的是，对太阳中微子的某些测量结局--这些转瞬即逝的基础粒子，很难被探测到，直接从太阳的核心区域到达我们这里--跟评测资料相比也存在轻微偏差。
天文学家们不久就有了他们“太阳丰度危机”，以便寻找出路，一些提议从不寻常到彻头彻尾的奇异。太阳是否在其行星形成阶段增多了一些贫金属的气体？能量是由不相互作用的暗物质粒子运输的吗？
Ekaterina Magg、Maria Bergemann及其同仁新近发表的探究经由重新审视太阳化学成分的光谱估计所依据的模型顺利地解决了这一危机。早期对恒星光谱如何形成的探究依赖于一种被称为局部热平衡的东西。他们假设，在一个恒星大气层的每个区域，能量有时间研究并达到一种平衡。这将使我们有或许给每个这样的区域分配一个温度，这给计算共偶作带来了相当大的简化。
但早在20世纪50年代，天文学家就已然意识到这种状况过于简化了。从那时起，越来越多的探究纳入了非LTE计算并舍弃了局部平衡的假设。非LTE计算含有对能量如何在操控系统内交换的详尽刻画--原子被光子激发，或发生碰撞，光子被发射、吸收或散射。在恒星大气层中，由于密度太低，无法让操控系统达到热平衡，这种对详情的留意会得到回报。在那里，非LTE计算形成的结局跟它们的局部平衡计算存在着显著的各异。
马克斯-普朗克天文学探究所的Maria Bergemann小组则是将非线性计算使用于恒星大气的全球领导者之一。身为她在该小组的博士岗位的一若干，Ekaterina Magg着手更详尽地计算太阳光球中辐射物质的相互作用。光球层是太阳大若干光线的发源地，也是吸收线印在太阳光谱上的外层。
在这项探究中，他们追踪了跟当下恒星如何随时间演变的模型有关的所有化学元素，另外还使用了各式独立的方法来刻画太阳原子和辐射场之间的相互作用以确保其结局是一致的。以便刻画太阳的对流区域，他们使用了现有的模拟，这些模拟另外考虑到了等离子体的运动和辐射的物理学。以便与光谱测量开展较为，他们挑选了具有最高品质的资料集：哥廷根大学天体和地球物理探究所亮相的太阳光谱。Magg强调：“我们还广泛地留意了对或许限制结局精确性的统计和操控系统效应的确认。”
新计算结局表明，这些核心化学元素的丰度和相应光谱线的强度之间的关系跟以往探究人员所称的存在很大各异。所以，从观察到的太阳光谱中得出的化学丰度跟过去的确认中所说的有些各异。
“我们察觉，依据我们的确认，太阳包含的比氦气更重的元素比过去的探究推断多26%，”Magg阐释道。在天文学中，这种比氦气重的元素被称为“金属”。在太阳的所有原子核中，只有千分之一的数量是金属；正是这个相当小的数字，如今已然改变了26%的先前值。Magg补充道：“氧丰度的数值比过去的探究高出了近15%。”但是，新数值跟原始陨石的化学成分很一致，这些陨石被觉得代表了相当早期太阳系的化学构成。
当这些新数值被用作当前太阳结构和演化模型的输入时，这些模型的结局和日光地震测量之间令人困惑的差异就消失了。Magg、Bergemann和他们的同仁对光谱线如何形成的透彻确认并依靠对基础物理学相当完整的模型的依赖设法解决太阳丰度危机。
Maria Bergemann说道：“基于我们新的化学成分的新太阳模型比以往任何时候都更现实：它们形成的太阳模型跟我们拥有的有关太阳现今结构的所有信息--声波、中微子、光度和太阳半径--相一致，但不需要太阳内部的非规范的、奇异的物理学。”
身为一个额外的好处，新模型很轻松使用于太阳以外的恒星。在像SDSS-V和4MOST这样的大规模调研正为越来越多的恒星提供高品质的光谱的时候，这种进展的确相当有价值--使前方的恒星化学确认以及它们对我们宇宙化学演化的重建的更广泛作用比以往任何时候都要来得更坚实地立足。