近日,一项开创性的研究成果在国际知名学术期刊《自然通讯》上发表,揭示了研究人员在极端条件下利用日震学测量太阳辐射不透明度的新方法。这项工作不仅填补了我们对原子物理学的理解空白,还证实了最近的实验结果,为天体物理学和核物理学领域的研究开辟了新的视角。
日震学,作为专门研究太阳声波振荡的学科,具有高精度的恒星内部探测能力。通过分析这些声波振荡,研究人员能够重建太阳等离子体的基本参数,如密度、温度和化学成分,这些是理解恒星运作和演化的关键要素。这一方法使得太阳成为了一个独特的天体物理实验室,为完善恒星模型和探索宇宙中恒星的演化提供了宝贵数据。
此次国际研究由列日大学研究员Gaël Buldgen领导,合作团队利用日震技术对太阳等离子体在其结构深层对高能辐射的吸收进行了独立测量。这一研究为太阳辐射不透明度提供了新的见解,这是理解太阳内部极端条件下物质与辐射相互作用的关键物理量。研究结果与美国桑迪亚国家实验室等机构的观测结果相吻合,同时也揭示了当前原子物理学理论模型与实验观测之间的差异。
科学团队使用了列日大学开发的先进数值工具,并结合了该大学在日震学和恒星建模方面的专业知识。Gaël Buldgen解释道:“通过以无与伦比的精度探测太阳的声波,我们可以重建恒星的内部特性,就像我们根据乐器发出的声音推断出乐器的特性一样。”
日震测量的高精度使得研究人员能够以前所未有的精确度估算太阳内部物质的质量,这一精度甚至超过了高精度厨房秤。然而,尽管日震学在基础物理学的发展中发挥了重要作用,但2009年对太阳化学成分的修订导致太阳模型出现危机,不再与日震观测结果相符。为了应对这一挑战,列日大学开发了先进的工具,并通过国际合作得到了丰富,使得重新审视太阳内部的热力学条件成为可能。
这项研究的意义不仅限于恒星建模。它提高了用于估计恒星和系外行星年龄和质量的理论模型的准确性,有助于我们了解星系演化和恒星种群。Gaël Buldgen补充道:“太阳是我们恒星演化的伟大校准器,是我们找出我们是否走在正确轨道上的首选实验室。这些结果在我们准备于2026年发射PLATO卫星时更为重要,该卫星的目标之一是准确描述太阳型恒星以寻找可居住的类地行星。更重要的是,这些结果在核聚变方面具有共鸣,因为太阳仍然是我们太阳系中唯一稳定的核聚变反应堆。提高我们对太阳内部条件的理解直接影响聚变能研究,这是开发清洁能源解决方案的一个关键问题。”
此外,研究结果还强调了改进现有原子模型的必要性,以解决实验观测和理论计算之间的差异。这些进步将重新定义我们对恒星演化以及控制恒星结构和演化的物理过程的理解。此次研究不仅证实了列日大学在天体物理学领域的前沿地位,还展示了日震学在解开宇宙之谜方面的关键作用。