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【央视新闻】上海天文台科研人员在天体内部动力学研究中取得新突破

文章来源:上海天文台  |  发布时间:2022-07-12  |  【打印】 【关闭

  

  近期,中国科学院上海天文台孔大力研究员在旋转天体内部动力学研究中取得突破性进展,揭示了几何形状对于建立流体的旋转稳定分层模型是至关重要的因素。 

  恒星与行星的内部既存在对流区,也普遍存在稳定分层,譬如大质量恒星的外部辐射包层、中小质量恒星的中心辐射区、气态行星内部重元素富集核心、类地行星的核幔边界层,以及行星中高层大气等。

  在这些稳定分层中可能存在多种类型的流体运动,例如较差自转、子午环流、热风。这些流动可能进一步产生湍流、化学组分混合甚至是磁场发电机过程,因此对恒星与行星的能量传递、物质输运和演化路径会产生极为重要的影响。

  20世纪80年代后,一系列专家的研究逐渐展示了斜压状态是恒星与行星内部稳定分层区域内产生较差自转、子午环流和湍流的原因。20世纪90年代后,这种斜压流动机制被广泛地应用在了恒星和气态行星演化模型的计算中。

  中国科学院上海天文台行星物理与磁流体力学课题组孔大力研究员通过理论推导与数值计算深入分析了旋转稳定分层流体内的斜压条件。他发现很多前期的研究为了方便分析,总是忽略旋转离心力的影响,因而近似采用球形形状来描述一颗恒星。

  “但对于一颗旋转的天体,离心力总会使得它由球形变成一个稍有些扁的椭球,研究结果证明,这其实是一个不可以轻易忽略或近似的条件。”孔大力研究员表示。

  这次开创性的研究成果既为研究椭球几何中旋转对流不稳定性提供了必要的背景参考态,也对大质量辐射平衡恒星的演化研究有重大的意义。孔大力研究员还指出,这一研究成果意味着现有的恒星演化或气态行星内部动力学理论存在比较重大的缺陷,有待于进一步的理论修正与观测验证。

  (总台央视记者 窦筠韵 张峻赫)