Solen drejer - men ikke som de andre

Solens omdrejning om sig selv er kompliceret, og astronomerne er langt fra at forstå, hvorfor det er sådan. 13 andre sollignende stjerner opfører sig på næsten samme måde.

19.09.2018 | Ole J. Knudsen

Differentiel rotation i Solens ydre indre

En række astrofysikere med blandt andre Jørgen Christensen-Dalsgaard fra IFA har netop fået offentliggjort en artikel i det meget ansete tidsskrift Science, hvori de beskriver rotationsforholdene for 13 sollignende stjerner, som er observeret med NASA-satellitten Kepler.

I store træk roterer Solen som om den består af en indre gaskugle omgivet af et 'mavebælte'; en konvektionszone. Det indre har en omdrejningsperiode på cirka 27 døgn, og i konvektionszonen; de yderste 27% af Solens diameter, veksler omdrejningsperioden fra ca 25 døgn ved ækvator til ca 35 døgn ved polerne. Forskellen er altså omkring 30%. Det bevirker nogle specielle overgangsforhold dybt inde i Solen, hvor de to zoner mødes, og det er måske vekselvirkninger i magnetfeltet her, som er årsag til den kendte 11-års cyklus for solpletterne. Hvorfor omdrejningen i det ydre veksler fra hurtigt ved ækvator til markant langsommere ved Solens poler, har astronomerne ikke nogen god forklaring på endnu.

Forskerholdet, ledet af O. Benomar, New York University Abu Dhabi, har trukket data ud for 40 sollignende stjerner fra den enorme database, som udgøres af målinger over godt 3 år med NASAs Kepler-satellit. Af de 40 stjerner ligner de 13 Solen så meget, at det er relevant at sammenligne med den. De resterende roterer meget langsomt om sig selv, og for nogle af dem gælder måske det omvendte, nemlig at rotationstiden ved polerne er hurtigere end ved ækvator.

Kepler målte løbende bittesmå variationer i lysstyrken for 150 000 stjerner igennem de tre år. De data anvendes dels til at finde exoplaneter i kredsløb om stjernerne, og dels til at studere stjernernes svingninger; en teknik, som kaldes asteroseismologi, hvor forholdene i stjernernes indre kan undersøges på samme måde som geologerne kan 'kigge' ind i Jorden ved at studere jordskælv.

     

    Forskellen i Solens differentielle rotation er langt mindre end i andre sollignende stjerner.

Selvom de 13 udvalgte stjerner på mange måder ligner vores egen Sol, i størrelse, alder, lysstyrke og grundstofsammensætning, viser det sig, at de roterer på en måde, som er meget anderledes end Solen. Som hovedregel er forskellen imellem rotationen ved polerne og ved ækvator op imod 5 gange større end ved Solen, altså 150%. At der er så markant en forskel imellem i øvrigt sollignende stjerner er en overraskelse for forskerne, og det vil gøre det endnu mere vanskeligt at finde en brugbar forklaring på rotationsforskellene i det hele taget. Nogle modelberegninger har i øvrigt hidtil vist, at Solen burde være af typen med langsom rotation ved ækvator, men det er den tydeligvis ikke ifølge observationerne. "Noget er tydeligvis forkert ved modellerne, og der er meget at lære selv vedrørende de forholdsvis almindelige sollignende stjerner," kommenterer professor Christensen-Dalsgaard, "så nu må forskerne tage endnu en omgang med computerberegninger af de teoretiske stjernemodeller - og det bliver rigtig spændende!"

Artiklen i Science findes her, med titlen: "Asteroseismic detection of latitudinal differential rotation in 13 Sun-like stars"

Institut for Fysik og Astronomi, Offentligheden / Pressen, Studerende, Medarbejdere