Słońce nie zmieni typu rotacji różnicowej. Nowe symulacje obalają przekonanie sprzed dekad
Przez ponad 45 lat naukowcy uważali, że istnieją dwa rodzaje rotacji różnicowej: taka jaką obserwujemy w przypadku Słońca oraz przeciwna. Z rotacją różnicową mamy do czynienia wówczas, gdy różne części tego samego ciała poruszają się z różną prędkością kątową, mają różną prędkość obrotową. Słońce obraca się szybciej na równiku niż na biegunach. Dotychczasowe modele przewidywały, że u starszych wolno obracających się gwiazd prędkość kątowa na biegunach staje się większa niż na równiku. Ma to olbrzymie znaczenie dla zrozumienia procesów zachodzących w gwiazdach, gdyż topologia rotacji różnicowej wpływa na ich aktywność magnetyczną i ewolucję.
Hideyuki Hotta i Yoshiki Hatta z Uniwersytetu w Nagoi skupili się w swoich badaniach na gwiazdach podobnych do Słońca: średniej wielkości żółtych karłach, które są stabilne przez miliardy lat, dzięki czemu na krążących wokół nich planetach może pojawić się życie.
Słoneczny równik wykonuje pełne okrążenie w ciągu około 25 dni, podczas gdy biegunom pełne okrążenie zajmuje około 35 dni. Gwiazdy z wiekiem obracają się coraz wolniej, a naukowcy od dekad sądzili, że to spowolnienie wpływa na przepływ gazu we wnętrzu gwiazd, co z czasem doprowadzi do sytuacji, w której to równik będzie obracał się wolniej od biegunów. Jednak wyniki ostatnio prowadzonych obserwacji sugerowały, że taki pogląd może być nieprawdziwy.
Dlatego Hotta i Hatta postanowili bliżej przyjrzeć się temu zagadnieniu. Do pracy zaprzęgli superkomputer Fugaku, który w latach 2020–2022 był najpotężniejszą maszyną obliczeniową na Ziemi. Za jego pomocą przeprowadzili symulacje o rekordowo wysokiej rozdzielczości. Wynika z niej, że wcześniejsze przypuszczenia były błędne. "Odkryliśmy, że turbulencje i pola magnetyczne powodują, że równik ma większą prędkość kątową od biegunów przez całe życie gwiazdy, nie tylko, gdy jest ona młoda", mówi Hideyuki Hotta. Nawet gdy gwiazdy zwalniają, nie dochodzi do zmiany, gdyż zapobiegają temu pola magnetyczne, których rolę wcześniejsze symulacje pomijały, dodaje uczony.
Autorzy wcześniejszych symulacji prowadzili je przy niskiej rozdzielczości. W takich warunkach pola magnetyczne sztucznie znikały, a ich wpływ na rotację gwiazd uznawano za nieistotny. Dopiero obecna symulacja o wysokiej rozdzielczości pokazała, że pozostają one silne przez cały czas życia gwiazdy – chociaż słabną z wiekiem – i zapobiegają zmianie rodzaju rotacji różnicowej. Wcześniejsze symulacje pokazywały, że pola magnetyczne gwiazd ulegają wzmocnieniu po zmianie rodzaju rotacji różnicowej.
Ze szczegółami pracy japońskich naukowców można zapoznać się na łamach Nature Astronomy.
Komentarze (0)