受湍流表面层影响的对流区磁场形貌
太阳与恒星天体物理
2025-07-02 v1
摘要
光谱极化观测显示，许多低质量恒星都具备大尺度轴向磁场，且具有显著的偶极分量，在某些情况下表现出时间动态 - 周期或翻转。虽然普遍接受其磁场由涡旋过程生成，但在涡旋和可压缩场合并考察时，难以再现如太阳那样具有偶极对称性的大尺度磁场的有序振荡。大多数以前的 3D 数值研究通过考虑低密度层析结构的数值域来部分规避这一问题，这可能对应于忽略密度显著下降的表面效应。为此，我们使用 MagIC 软件在强湍流和强密度层析的极端参数 regime 下，对对流涡旋进行直接数值模拟。我们的模拟显示，受旋转影响的大尺度对流运动被包围在湍流可压缩表面层中。我们发现，在以少数大尺度谐波为主导的配置 regime 下，磁场呈现复杂的时间变化。在此类 regime 中，湍流表面层诱导全球磁泵浦机制，将磁能输送到我们涡旋模型的深层结构中。发现偶极磁场出现在太阳-反太阳微分速度转换的 regime 中，并与之动态相互作用。大尺度场的空间分布和时间行为与低质量恒星的观测结果一致，这表明磁泵浦可能促进太阳及其他类似太阳的恒星表现出具有偶极对称性的时间依赖性磁场。我们的结果表明，涡旋模型应探索复杂的多尺度动力学。
引用
@article{arxiv.2505.06618,
title = {Magnetic field morphologies in convective zones influenced by a turbulent surface layer},
author = {Anna Guseva and Ludovic Petitdemange and Charly Pinçon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06618},
year = {2025}
}