НЛТР-формирование солнечного спектра кремния. Содержание кремния в трехмерной гидродинамической модели атмосферы Солнца
Рубрика:
| 1Щукина, НГ, 1Сухоруков, АВ 1Главная астрономическая обсерватория Национальной академии наук Украины, Киев, Украина |
| Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2013, 29(1):26-49 |
| Start Page: Физика Солнца |
| Язык: русский |
Аннотация: Исследовано НЛТР-образование солнечного спектра нейтрального кремния в трехмерной (3D) гидродинамической модели атмосферы с использованием реалистичной модели атома. Показано, что в межгранулах совместное действие дефицита функции источника и избытка непрозрачности, вызванного перенаселенностью нижних уровней линий Si I, ведет к заметно большему увеличению их центральной глубины D и эквивалентной ширины W, чем в гранулах. Выполнено определение содержание кремния AW и AD в данной 3D-модели путем подгонки к наблюдаемым эквивалентным ширинам W и центральным глубинам D 65 линий Si I. Показано, что суммарная ошибка определения содержания, вызванная пренебрежением НЛТР- и 3D- эффектами, а также погрешностями ван-дер-ваальсовской постоянной затухания γ6, составляет –0.1 dex. Применение для расчета 6 полуклассической теории Ансти, Барклема и О’Мары дает хорошее согласие между значениями AW и AD, при этом средняя разность AW –AD не превышает 0.01 dex как при НЛТР, так и при ЛТР. В случае использования для этих целей приближения Унзольда с поправочным множителем E = 1.5 добиться согласия между значениями содержания AW и AD не удается. Выполнен анализ «солнечной» шкалы сил осцилляторов Гуртовенко и Костыка и экспериментальных шкал сил осцилляторов Гарц и Беккера и др. Показано, что «солнечные» силы осцилляторов lggfW дают минимальный тренд с эквивалентной шириной НЛТР-значений содержания AW, AD и их разности AW – AD, а также минимальную среднюю квадратичную ошибку этих величин. НЛТР-содержание кремния в трехмерной гидродинамической модели атмосферы Солнца, полученное на основе «солнечной» шкалы сил осцилляторов Гуртовенко и Костыка, равно AНЛТРsub>W = 7.549±0.016. Это значение хорошо согласуется с рекомендованным Гревессом и Саувалом содержанием кремния в хондритных метеоритах СI. |
| Ключевые слова: атмосфера, НЛТР-образования, Солнце |
References:
1. К. У. Аллен, Астрофизические величины, ( М.: Мир, 1977.—446 с.)
2. Э. А. Гуртовенко, Р. И. Костык, Фраунгоферов спектр и система солнечных сил осцилляторов, ( Киев: Наук. думка, 1989.—200 c.)
3. А. В. Сухоруков, Н. Г. Щукина, "Солнечный спектр кремния и диагностика атмо-сферы Солнца". Кинематика и физика небес. тел. 28 (1), 45— 58 (2012).
4. А. В. Сухоруков, Н. Г. Щукина, "НЛТР-формирование солнечного спектра кремния: содержание кремния в одномерных моделях атмосферы Солнца". Кинематика и физика небес. тел. 28 (4), 27—48 (2012).
5. Н. Г. Щукина, А. В. Сухоруков, "«Солнечная» шкала сил осциляторов и определение ЛТР-cодержания кремния в фотосфере Солнца". Кинематика и физика небес. тел. 28 (2), 3—21 (2012).
6. E. Anders, N. Grevesse, "Abundances of the elements — Meteoritic and solar". Geochim. Cosmochim. Acta. 53, 197—214 (1989).
7. M. III. Asplund, "Line formation in solar granulation. The photospheric Si and meteoritic Fe abundances". Astron. and Astrophys. 359, 755—758 (2000).
8. M. Asplund, "New light on stellar abundance analyses: Departures from LTE and Homogeneity". Annu. Rev. Astron. and Astrophys. 43 (1), 481—530 (2005).
9. M. Asplund, N. Grevesse, A. J. Sauval, "The solar chemical composition". ASP Conf. Ser. 336, (Cosmic Abundances as Records of Stellar Evolution and Nucleosynthesis / Eds F. N. Bash, T. G. Barnes)(2005)
10. M. Asplund, N. Grevesse, A. J. Sauval, P. Scott, "The chemical composition of the Sun". Annu. Rev. Astron. and Astrophys. 47 (1), 481—522 (2009).
11. M. Asplund, H. -G. Ludwig, . Nordlund, Stein, "The effects of numerical resolution on hydrodynamical surface convection simulations". Astron. and Astro-phys. 359, 669—681 (2000).
12. M. Asplund, . Nordlund, R. Trampedach, al. I. et, "Line formation in solar granulation. Fe line shapes, shifts and asymmetries". Astron. and Astrophys.2000.359, P. 729—742..
13. L. Auer, BendichoFabiani, BuenoTrujillo, "Multidimensional radiative transfer with multilevel atoms. ALI method with preconditioning of the rate equations". Astron. and Astrophys. 292, 599—615 (1994).
14. J. N. Bahcall, S. Basu, M. Pinsonneault, A. M. Serenelli, "Helioseismological implications of recent solar abundance determinations". Astrophys. J. 618 (2), 1049—1056 (2005).
15. P. S. Barklem, B. J. O’Mara, "The broadening of p—d and d—p transitions by collisions with neutral hydrogen atoms". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 290 (1), 102—106 (1997).
16. P. S. Barklem, B. J. O’Mara, J. E. Ross, "The broadening of d—f and f—d transitions by collisions with neutral hydrogen atoms". Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 296 (4), 1057—1060 (1998).
17. S. Basu, H. M. Antia, "Constraining solar abundances using helioseismology". Astro-phys. J. Lett. 606 (1), 85—88 (2004).
18. U. Becker, P. Zimmermann, H. Holweger, "Solar and meteoritic abundance of silicon". Geochim. et Cosmochim. Acta. 44, 2145—2149 (1980).
19. GonzN. Bello, SorianoFlores, F. Kneer, al. II. et, "Acoustic waves in the solar atmosphere at high spatial resolution. Measurement in the Fe I 5434 line". Astron. and Astrophys. 522, P1—8 (2010).
20. L. Delbouille, G. Roland, L. Neven, Photometric atlas of the solar spectrum from 3000 to 10000 , ( Lige: L’Institut d’Astrophysiqu de l’Universite de Lige, 1973.)
21. H. W. Drawin, "Zur formelmigen Darstellung des Ionisierungsquerschnitts fr den Atom-Atomsto und ber die Ionen-Elektronen-Rekombination im dichten Neutral-- gas". Z. Phys. 211 (4), 404—417 (1968).
22. H. W. Drawin, "Influence of atom-atom collisions on the collisional-radiative ionization and recombination coefficients of hydrogen plasmas". Z. Phys. 225 (5), 483—493 (1969).
23. J. R. Fuhr, G. A. Martin, W. L. IronWiese, "Atomic transition probabilities". J. Phys. and Chem. Ref. Data. 17 (4.) (1988).
24. T. Garz, "Absolute oscillator strength of Si I lines between 2500 and 8000 ". Astron. and Astrophys. 26, 471—477 (1973).
25. N. Grevesse, A. J. Sauval, "Standard solar composition". Space Sci. Revs. 85 (1/2), 161174(Solar Composition and Its Evolution — from Core to Corona / Eds Frlich, M E Huber, S K Solanki) (1998).
26. H. R. Griem, Spectral line broadening by plasmas, ( New York: Academic Press, Inc., 1974.—421 p.—(Pure and Applied Physics, Vol. 39).)
27. H. Holweger, E. A. Mller, "The photospheric barium spectrum: Solar abundance and collision broadening of Ba II lines by hydrogen". Solar Phys. 39 (1), 19—30 (1974).
28. E. V. Khomenko, R. I. Kostik, N. G. Shchukina, "Five-minute oscillations above granules and integranular lanes". Astron. and Astrophys. 369, 660—671 (2001).
29. R. I. Kostik, E. V. Khomenko, N. G. Shchukina, "Solar granulation from photosphere to low chromosphere observed in Ba II 4554 line". Astron. and Astrophys. 506, 1405—1414 (2009).
30. K. Lodders, "Solar system abundances and condensation temperatures of the elements". Astrophys. J. 591 (2), 1220—1247 (2003).
31. D. Mihalas, Stellar atmospheres, ( 2nd ed)
32. N. G. Shchukina, V. Olshevsky, E. V. Khomenko, "The solar Ba II 4554 line as a Doppler diagnostic: NLTE analysis in 3D hydrodynamical model". Astron. and Astrophys. 506, 1393—1404 (2009).
33. N. Shchukina, BuenoTrujillo, "The iron line formation problem in three-dimensional hydrodynamic models of solar-like photospheres". Astrophys. J. 550 (2), 970—990 (2001).
34. N. G. Shchukina, BuenoTrujillo, "Three-dimensional radiative transfer modeling of the polarization of the Sun’s continuous spectrum". Astrophys. J. 694, 1364—1378 (2009).
35. R. F. Stein, . Nordlund, "Simulations of solar granulation". Astrophys. J. 342 (1), L95—L98 (1989).
36. R. F. Stein, . Nordlund, "Topology of convection beneath the solar surface". Astro-phys. J. 499 (2), 914—933 (1998).
37. BuenoTrujillo, N. G. Shchukina, RamosAsensio, "A substantial amount of hidden magnetic energy in the quiet Sun". Nature. 404, 326—329 (2004).
38. A. Unsld, Physik der Sternatmosphren, ( 2nd ed)
39. S. Wedemeyer, "Stand photospheric abundance of silicon in the Sun and in Vega". Astron. and Astrophys. 373, 998—1008 (2001).