快速旋转恒星中的磁性花环

当我们的太阳年轻时，其旋转速度比现在快得多。对年轻快速旋转恒星的观测表明，许多恒星具有显著的磁活动和强大的轴对称磁场。我们使用三维MHD非弹性球谐(ASH)代码对快速旋转太阳中的发电机作用进行模拟，以探索旋转、对流和磁性之间的复杂耦合。在此，我们研究了两个系统（分别以当前太阳速率的三倍和五倍旋转）对流区主体中实现的发电机作用。我们发现，这些系统中的发电机作用产生了显著的有组织的全球尺度磁场。在对流区中部构建了引人注目的磁性花环，与湍流对流共存。这是一个巨大的惊喜，因为许多太阳发电机理论认为，对流区底部的穿透和剪切层（即差旋层）是有组织的发电机作用的关键成分，而这些模拟并未包含这样的差旋层。在这些快速旋转状态下实现的某些发电机会产生持久的全球尺度磁场，其振幅和极性可维持数千天。在五倍太阳速率的情况下，发电机可以经历活动周期，磁场强度变化甚至极性反转。随着磁场强度的增减，对流流动的主要响应涉及轴对称较差自转，后者开始以相似的时间尺度变化。相对快速和慢速流体的带以大约500天的时间尺度向两极传播。在太阳中，在扭转振荡的极向分支中观测到类似模式，这可能代表对太阳表面深处向极地传播的磁场的响应。