科學傢們在《Astronomy & Astrophysics》雜志上描述瞭他們的發現。
20 世紀 60 年代,太陽的“高音”首次被發現。數以百萬計的聲學振蕩模式周期很短,接近 5 分鐘,被太陽表面附近的對流湍流所激發,並被困於太陽內部。20 世紀 90 年代,這些5分鐘的振蕩一直被地面望遠鏡和空間觀測站持續觀測,並被太陽地震學傢非常成功地用來瞭解我們恒星的內部結構和動力學。
除瞭 5 分鐘的振蕩外,40 多年前就有人預測恒星中存在更長周期的振蕩,但直到現在才在太陽上發現。這項新研究的主要作者、MPS 主任 Laurent Gizon說:“長周期振蕩取決於太陽的旋轉;它們在本質上不是聲學。檢測太陽的長周期振蕩需要對太陽表面的水平運動進行多年的測量。SDO 上的太陽地震和磁力成像儀(HMI)的連續觀測非常適合這一目的”。
該小組觀察到瞭許多數十種振蕩模式,每一種都有自己的振蕩周期和空間依賴性。一些振蕩模式的最大速度在兩極,一些在中緯度,一些在赤道附近。在赤道附近具有最大速度的模式是羅斯比模式(Rossby modes),該團隊在 2018 年已經確定瞭這些模式。
來自 MPS 的梁志超(Zhi-Chao Liang,音譯)表示:“長周期振蕩表現為太陽表面非常緩慢的漩渦運動,速度大約為每小時5公裡--大約是一個人走路的速度”。來自 NSO 的 Kiran Jain 與來自 MPS 的 B. Lekshmi 和 Bastian Proxauf 一起,用全球振蕩網絡組(GONG)的數據證實瞭這些結果,該網絡由美國、澳大利亞、印度、西班牙和智利的六個太陽觀測站組成。
為瞭確定這些振蕩的性質,該小組將觀測數據與計算機模型進行瞭比較。MPS 研究生 Yuto Bekki 解釋說:“這些模型使我們能夠看到太陽內部的情況,並確定振蕩的全部三維結構”。為瞭獲得模型振蕩,研究小組從一個從日震學推斷出來的太陽結構和微分旋轉的模型開始。此外,模型中還考慮瞭上層對流驅動的強度,以及湍流運動的振幅。該模型的自由振蕩是通過考慮太陽模型的小振幅擾動而發現的。表面的相應速度與觀察到的振蕩很匹配,並使研究小組能夠識別這些模式。