科学探索|对太阳光谱的新计算解决了十年来对我们恒星组成的争议性问题对太阳光谱的新计算解决了十

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。此外，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发现。
事实上，天文学家刚刚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本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产生了不同化学元素丰度的最新结果，从而解决了这一冲突。值得注意的是，太阳比以前认为的含有更多的氧、硅和氖。所采用的方法也保证了对一般恒星的化学成分有更准确的估计。
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创新、精确的技术相抵触时你该怎么办呢？这就是研究太阳的天文学家所面临的情况。现在，由Ekaterina Magg、Maria Bergemann及其同事发表的新计算结果解决了这一明显的矛盾。
【科学探索|对太阳光谱的新计算解决了十年来对我们恒星组成的争议性问题】

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这方面久经考验的方法是光谱分析。为了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：将光分解成不同波长的彩虹状。恒星光谱包含明显的、尖锐的暗线，这是由William Wollaston在1802年首次注意到、由Joseph von Fraunhofer在1814年重新发现并由Gustav Kirchhoff和Robert Bunsen在1860年代确定为表明特定化学元素存在的信号。
印度天体物理学家Meghnad Saha在1920年的开创性工作将这些“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就通过这一基础认识到像我们太阳这样的恒星主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本计算为天体物理学带来了至关重要的意义。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取得长达一个世纪的进展的基础。这就是当新观测数据变得可用并提供了对我们太阳内部运作的洞察力时不同的拼图碎片并不匹配的原因，而这让人感到震惊。
太阳演化的现代标准模型则是用2009年发表的一组著名的太阳大气化学成分的测量数据来校准的。但在一些重要的细节上，基于该标准模型对恒星内部结构的重建跟另一组测量结果相矛盾：太阳地震数据，即非常精确地追踪整个太阳的微小振荡的测量结果--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关于地球内部的重要信息或像钟声编码了关于其形状和材料属性的信息一样，日光地震学提供了关于太阳内部的信息。
高度精确的日震测量给出了关于太阳内部结构的结果，而这跟太阳标准模型相悖。根据日光地震学，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，比标准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标准模型的预测，太阳中氦气的总量也是如此。最重要的是，对太阳中微子的某些测量结果--这些转瞬即逝的基本粒子，很难被探测到，直接从太阳的核心区域到达我们这里--跟实验数据相比也存在轻微偏差。