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日本のスーパーコンピューターが太陽に似た星に関する45年来の理論を覆す

半世紀近くにわたり、天文学者たちは、太陽のような星は最終的に回転方法を変えると信じてきました。この理論は、そのような星が老化して速度が低下すると、その回転パターンが反転し、極が赤道よりも速く回転することを示唆しています。 しかし、日本の名古屋大学の科学者らによる新たな研究は、この長年の見方が間違っている可能性を示唆している。研究者らは、これまでに行われた恒星の内部の最も詳細なシミュレーションを実行することにより、太陽に似た星が生涯にわたって同じ回転パターンを維持する可能性があることを発見した。 「このシミュレーションは、観測された太陽の回転パターンをほぼ完璧に再現することができます。これを低速回転の星に適用すると、天文観測とも一致し、反太陽回転は見られません」と、研究共著者で東京大学教授の八田芳樹氏は述べた。 星が非常に遅くなった場合でも、赤道は予測された反太陽回転に反転するのではなく、極よりも速く回転し続けます。これらの発見は、星の内部の磁場が、初期のモデルが示唆していたものよりも、星の挙動を形作る上ではるかに大きな役割を果たしていることを示しています。 科学者が星が回転を反転すると予想する理由 剛体として回転する地球とは異なり、星は非常に高温で動くガスでできています。これは、星の異なる部分が異なる速度で回転する可能性があることを意味します。これは差動回転と呼ばれる現象です。 たとえば、私たちの太陽では、赤道は約 25 日で 1 回転しますが、極地では約 35 日かかります。科学者たちは長い間、このパターンは星が老化するにつれて最終的に変化すると考えていました。これは主に、数十億年かけて恒星の自転速度が徐々に低下するためです。 初期の理論研究では、回転が遅くなると星の内部の奥深くにあるガスの動きが変化することが示唆されていた。これらの内部の流れは、極が赤道よりも速く回転するように再組織化されると予想されており、この状態は反太陽差動回転として知られています。 しかし、問題がありました。天文学者はそのような星をはっきりと観察したことはありません。予測された回転パターンはコンピューター モデルに現れましたが、実際の観測ではそれを確認できませんでした。 この矛盾を調査するために、研究者らは強力な数値シミュレーションに注目しました。研究チームは、高温プラズマの動きと磁場の挙動を同時に計算する磁気流体力学シミュレーションを使用して、太陽型恒星の内部の非常に詳細なモデルを構築した。 高解像度シミュレーションにより磁気の隠された役割が明らかに 計算は世界最強のスーパーコンピューターの一つ「富岳」で行われた。シミュレーションは非常に詳細でした。モデル化された各星は約 54 億個の格子点に分割されており、科学者は星の内部の小さな乱流の動きや磁気構造を追跡できるようになりました。 このレベルの詳細が不可欠であることが判明しました。以前のシミュレーションでは、はるかに少ない格子点が使用されていたため、計算中に磁場が人為的に弱められていました。この制限のため、初期の研究では、星の回転を形作る上で磁気がどれほど重要であるかを過小評価していました。 新しい高解像度シミュレーションを実行したところ、磁場は強力で安定したままでした。その結果、星が非常にゆっくり回転している場合でも、磁力と乱流ガスの運動により、赤道が極よりも速く回転し続けることが明らかになった。 このモデルは、観測された太陽の回転パターンも驚くべき精度で再現しました。研究者が太陽よりもゆっくり回転する星に同じシミュレーションを適用したところ、回転パターンは依然として反転しませんでした。その代わりに、それは太陽に似たままでした。 これは、天文学者たちが実際の星における反太陽回転の証拠を見つけるのに苦労してきた理由の可能性を説明するものとなる。シミュレーションでは別の傾向も明らかになりました。星が老化するにつれて、その磁場は着実に弱まります。 以前の理論では、回転パターンが反転すると磁場が再び強くなる可能性があると示唆されていましたが、新しい結果ではそのような復活は示されていません。 「私たちの結果は、磁場が星の寿命にわたって単調に減少することを示しています」と研究著者らは述べています。 星の進化と磁気活動を再考する これらのプロセスをよりよく把握できれば、恒星の環境がその周りを回る惑星にどのような影響を与えるか、特にそれらの惑星が数十億年にわたって生命の生息に適した状態であり続けるかどうかについての予測も改善される可能性がある。 同時に、新しい結果は直接測定ではなくシミュレーションに基づいています。遠く離れた星の内部回転を観察することは依然として非常に困難です。将来の研究では、改善された天体観測を使用してこれらの予測が検証される可能性があります。 の 勉強 雑誌に掲載されています 自然天文学。 #日本のスーパーコンピューターが太陽に似た星に関する45年来の理論を覆す