一個國際天文學家小組成功地開發了一個模型，以解決“太陽問題”的一部分。2000年代初的一組新數據降低了太陽表面的化學豐度，與天體物理學家使用的標準模型所預測的水平相矛盾。這些新的豐度經常受到質疑，但還是通過了多項新的分析。由於它們似乎被證明是正確的，因此要由太陽模型來適應，特別是因為它們是研究一般恆星的參考。

一個來自瑞士日內瓦大學（UNIGE）的天文學家團隊與列日大學合作，開發了一個新的理論模型，解決了部分問題：考慮到太陽的旋轉（隨時間變化）和它產生的磁場，他們已經能夠解釋太陽的化學結構。這項研究的結果發表在《自然-天文學》雜誌上。

“太陽是我們能夠最好地描述的恆星，所以它構成了對我們理解恆星物理學的一個基本測試。”UNIGE天文學系的研究員、該研究的第一作者Patrick Eggenberger解釋說：“我們有對其化學元素的豐度測量，也有對其內部結構的測量，就像對地球的測量一樣。”

這些觀察結果應該與旨在解釋太陽演變的理論模型所預測的結果一致。太陽是如何在核心部位燃燒其氫氣的？能量是如何在那裡產生，然後被輸送到表面的？在旋轉和磁場的影響下，化學元素如何在太陽內部漂移？

“到目前為止，我們使用的標準太陽模型以一種非常簡化的方式考慮我們的恆星，一方面是關於化學元素在最深層的傳輸，另一方面是關於旋轉和內部磁場，這些都是到現在為止被完全忽視的，”UNIGE天文學系的研究員、該研究的共同作者Gaël Buldgen解釋說。

然而，一切都很順利，直到21世紀初，一個國際科學小組通過改進分析，對太陽豐度進行了大幅度的修訂。新的豐度在太陽建模的領域引起了爭議。從那時起，沒有一個模型能夠重現通過日震學（對太陽震動的分析）獲得的數據，特別是太陽包層中的氦的豐度。

一個新的模型以及旋轉和磁場的關鍵作用

由UNIGE團隊開發的新太陽模型不僅包括旋轉的演變，這在過去可能更快，而且還包括它所產生的磁不穩定性。“我們絕對必須同時考慮旋轉和磁場對我們恆星模型中化學元素傳輸的影響。鑑於對地球上的生命至關重要的化學元素是在恆星的核心中熟化的，它對太陽以及一般的恆星物理學都很重要，並對宇宙的化學演化有直接影響，”Patrick Eggenberger 說。

新模型不僅正確地預測了太陽外層的氦的濃度，而且還反映了鋰的濃度，而鋰的濃度直到現在還抵觸模型。“新模型正確地再現了氦的豐度，因為由磁場施加的太陽內部旋轉產生了湍流混合，防止這種元素過快地落向恆星的中心；同時，在太陽表面觀察到的鋰的豐度也得到了再現，因為這種同樣的混合將它運送到熱區，在那裡它被破壞，” Patrick Eggenberger解釋道。

問題並沒有完全解決

然而，新的模型並沒有解決日震學提出的所有挑戰。“多虧了日震學，我們知道在太陽表面以下199,500公里的哪個區域開始了物質的對流運動。然而，太陽的理論模型預測深度偏移為10,000公里！”UNIGE的研究員和該論文的共同作者Sébastien Salmon解釋說。如果這個問題在新模型中仍然存在，那麼它打開了一扇新的理解之門。“由於新的模型，我們闡明了可以幫助我們解決這一關鍵差異的物理過程。”

Gaël Buldgen說：“我們將不得不修改我們迄今為止所研究的太陽型恆星的質量、半徑和年齡，”他詳細介紹了接下來的步驟。的確，在大多數情況下，太陽物理學被移植到接近太陽的案例研究中。因此，如果分析太陽的模型被修改，這種更新也必須對與我們類似的其他恆星進行。

Patrick Eggenberger明確指出：“如果我們想更好地描述行星的宿主星，例如在PLATO任務的框架內，這一點就特別重要。”這個由24台望遠鏡組成的觀測站應該在2026年飛往拉格朗日點L2（距離地球150萬公里，與太陽相對），以發現和描述小行星，並完善其宿主星的特徵。