НЛТР-утворення сонячного спектру кремнію. Вміст кремнію у тривимірнiй моделi атмосфери Сонця

Heading: 
Фізика Сонця
1Щукіна, НГ, 1Сухоруков, АВ
1Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2013, 29(1):26-49
Start Page: Фізика Сонця
Мова: російська
Анотація: 

Досліджено НЛТР-утворення сонячного спектру нейтрального кремнію у тривимірній (3D) гідродинамічній моделі атмосфери з використанням реалістичної моделі атома. Показано, що у міжгранулах спільна дія дефіциту функції джерела та надлишку непрозорості, викликаному перенаселеністю нижніх рівнів Si I, призводить до помітно більшого збільшення їхньої центральної глибини D та еквівалентної ширини W, ніж в гранулах. Визначено вміст кремнію AW та AD в даній 3D-моделі шляхом підгонки до спостережуваних еквівалентних ширин W та центральних глибин D 65 ліній Si I. Показано, що сумарна похибка визначення вмісту, викликана нехтуванням НЛТР- та 3D-ефектами, а також похибками ван-дер-ваальсівської сталої затухання 6, складає –0.1 dex. Застосування для розрахунків γ6 напівкласичної теорії Ансті, Барклема та О’Мари дає хороше узгодження між значеннями AW і AD, при цьому середня різниця AW – AD не перевищує 0.01 dex як при НЛТР, так і при ЛТР. У випадку застосування для цих цілей наближення Унзольда з поправковим множником E = 1.5 значення AW та AD узгодити неможливо. Виконано аналіз «сонячної» шкали сил осциляторів Гуртовенко і Костика та експериментальних шкал сил осциляторів Гарц та Беккера та ін. Показано, що «сонячні» сили осциляторів lggfW дають мінімальний тренд по еквівалентній ширині НЛТР-значень вмісту AW, AD та їхній різниці AW – AD, а також мінімальну середню квадратичну похибку цих величин. НЛТР вміст кремнію у тривимірній гідродинамічній моделі атмосфери Сонця, отриманий на основі «сонячної» шкали сил осциляторів Гуртовенко та Костика, дорівнює AНЛТРsub>W = 7.549±0.016. Ця значення добре узгоджується з рекомендованим Гревесом та Саувалом вмістом кремнію у хондритних метеоритах CI.
Ключові слова: атмосфера, НЛТР-утворення, Сонце

Повний текст (PDF)

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 , ( Lige: L’Institut d’Astrophysiqu de l’Universite de Lige, 1973.)

21. H. W. Drawin, "Zur formelmigen Darstellung des Ionisierungsquerschnitts fr 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), 161174(Solar Composition and Its Evolution — from Core to Corona / Eds Frlich, 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 Sternatmosphren, ( 2nd ed)

39. S. Wedemeyer, "Stand photospheric abundance of silicon in the Sun and in Vega". Astron. and Astrophys. 373, 998—1008 (2001).