В начале 2000-х годов новый набор данных показал химическое изобилие на поверхности Солнца, что значительно противоречило уже сформированным представлениям астрофизиков. Поскольку они оказались верными, солнечные модели должны были адаптироваться. Группа астрономов из Женевского университета, Швейцария (UNIGE), в сотрудничестве с Льежским университетом разработала новую теоретическую модель, которая частично решает эту проблему: учитывая вращение Солнца, которое меняется со временем, и магнитные поля, которые оно генерирует, они смогли объяснить химическую структуру Солнца.

«Солнце — это звезда, которую мы можем лучше всего охарактеризовать. У нас есть измерения обилия ее химических элементов, а также измерения ее внутренней структуры, как в случае с Землей, благодаря сейсмологии», — объясняет Патрик Эггенбергер, исследователь кафедры астрономии UNIGE и первый автор исследования.

Эти наблюдения должны совпадать с результатами, предсказанными теоретическими моделями, которые направлены на объяснение эволюции Солнца. Как Солнце сжигает свой водород в ядре? Как энергия вырабатывается там, а затем переносится к поверхности? Как химические элементы дрейфуют внутри Солнца под влиянием вращения и магнитных полей?

Новая модель Солнца, разработанная командой UNIGE, включает в себя не только эволюцию вращения, которое в прошлом, вероятно, было более быстрым, но и магнитные неустойчивости, которые оно создает.

Кроме того, новая модель верно предсказывает концентрацию гелия во внешних слоях Солнца и отражает концентрацию лития, которая до сих пор не поддавалась моделированию. «Обилие гелия правильно воспроизводится новой моделью, потому что внутреннее вращение солнца, вызванное магнитными полями, создает турбулентное перемешивание, которое предотвращает слишком быстрое падение этого элемента к центру звезды», — объясняет Патрик Эггенбергер.

Однако новая модель не решает всех проблем: благодаря гелиосейсмологии мы знаем с точностью до 500 км, в какой области начинаются конвективные движения вещества, на глубине 199 500 км под поверхностью Солнца. Однако теоретические модели предсказывают смещение глубины на 10 000 км. Благодаря новой модели проливается свет на физические процессы, которые могут помочь разрешить это критическое расхождение.

Придется пересмотреть массы, радиусы и возрасты, полученные для звезд солнечного типа, которые изучались ранее. Действительно, в большинстве случаев солнечная физика переносится на тематические исследования, близкие к Солнцу. Поэтому, если модели для анализа Солнца будут изменены, это обновление также должно быть выполнено для других звезд, подобных нашей.