ヘリ地震学は、太陽の地震の動きを研究する天体物理学の分野です。
1960 年に、周期 5分の非常に弱い太陽の脈動がドップラー速度測定によって初めて実証され、それらが数 km/s の速度で光球の運動を引き起こすことが実証されました。
この現象を太陽内の音波の伝播の現れとして理論的に理解するには、次の10 年まで待つ必要があります。特別に専用の宇宙ミッションが登場する前に、最初は地上の望遠鏡による他の観測が行われ、後に予測の検証を通じてこの発見と理論の両方が確認されました。これらの振動の特性は、恒星内部の物理的条件や動きの変化に依存しており、恒星地震学は、地震が地球物理学者に地球儀の構造を知らせるのと同じ方法で星を探査する可能性をもたらします。
それ以来、さまざまな期間の数百万の脈動が検出され、複雑な現象が明らかになりました。これらを太陽周期と混同しないでください。これらの脈動は音響起源であり、太陽の中心から彩層まで 2 ～ 3 m/s の速度で伝播します。
ヘリ地震学は非常に新しい学問ですが、観測機器のおかげで数十光年離れた星でも同様の測定が可能です。次に、アステロース地震学について話します。
発振の原因
太陽やその他の星は、共鳴空洞にたとえることができます。励起メカニズムの作用により、波動(固有モード) が生成され、伝播します。太陽の場合、これらは本質的に音響モードです。直径1,400,000 km の太陽は、人間の耳が聞こえる閾値 (16 ～ 20,000 Hz) よりも数十オクターブ低い、約3 mHz の非常に低い周波数で「鳴ります」。
摂取量
したがって、地震学の最初の貢献は、太陽の内部層構造の決定でした。こうして決定された特性の 1 つは、深さの関数としての音速プロファイル (数百 km/s に達する可能性がある) でした。この量は、温度勾配を含む物理パラメータ (温度、密度、圧力) の変動に強く依存します。ただし、中心から表面への熱輸送のプロセスはこれに依存します。したがって、混合が起こる領域（および太陽表面で観察される化学組成の均質化）の境界を定める対流帯の底部を含む、太陽の異なる領域間の遷移を識別することができます。
もう一つの大きな貢献は、太陽ニュートリノ不足の問題に関するものです。ニュートリノは特に検出が困難ですが、地上検出器の性能向上により、地球上で捕捉されるニュートリノのフラックスを測定できるようになりました。しかし、このフラックスは、太陽の標準模型の理論的予測と比較すると、依然として劇的に低かった。ヘリ地震学は、放出される磁束が非常に敏感である太陽の核心の状態（核内の温度の 24 乗に比例する）と、それを予測するための重要な制約を提供します。観察された欠陥は、ニュートリノの振動の存在、つまり検出器がすべて敏感であるわけではない異なる種類へのニュートリノの変化の存在を発見することによって説明された。この発見は太陽モデルの堅牢性を強調し、太陽地震学の優れたテストとなります。
太陽プラズマの他の特性も詳細にテストできる可能性があります。太陽プラズマの熱力学特性は外層で変化し、その変化の研究により、プラズマの状態方程式と化学組成、特に対流帯のヘリウムの存在量を分析することが可能になりました（これは不可能です）太陽の吸収スペクトルで測定）。見つかった値は予想よりもはるかに低く、太陽形成時の存在量に相当しました。この欠損は、太陽の出現以来、対流帯内のヘリウムとより重い元素が放射帯に向かって沈降するプロセスに起因すると理解されていました。したがって、このメカニズムは恒星の進化モデルに導入され、その予測を改善できる可能性があります。同様に、太陽の年齢も 45 億 7 ± 1 億 1,000 万年と正確に制約されており、他の星の年齢を示す強力な指標となります。
ヘリ地震学はまた、これまで目に見えず知られていなかった太陽の内部力学の複雑さを明らかにしました。太陽表面を観察すると、この回転がどのように確立され、深さとともに進化するかは不明ながら、高緯度（35 日）よりも赤道での回転（25 日）が速いことがわかります。全球地震学 (核に伝播するモードを含む低次の自然モードの使用) により、この質問に答えることが可能になりました。したがって、太陽の回転プロファイルは、適切な数学的手法を使用して太陽振動スペクトルから推定されました。
対流帯では、回転は主に緯度で変化します。赤道では極よりも速く、測定された地表の回転と一致します。中緯度および低緯度では、回転差によってせん断が起こる表層が発見され、これは中緯度から赤道に向かう黒点の移動を説明するものと提案されています。反対に、放射ゾーンは固体回転を示すため、完全に異なるダイナミクスを経験します。つまり、単一のユニットとして回転します。これら 2 つの領域間の遷移は、動的に大きく異なり、対流帯の底部付近で、強いせん断層であるタコクリンを通って起こります。このゾーンは、ダイナモ効果による太陽磁場の生成メカニズムにおいて重要な役割を果たしていると考えられており、その理解は恒星物理学における現在の課題の 1 つとなっています。最後に、これらの発見にもかかわらず、私たちは太陽核のダイナミクスにまだアクセスできず、そのためには、まだ明確に発見されていない重力モードの使用のみが必要です。全球地震学は、これまでにない太陽内部の大きな動きを発見する可能性を提供してきましたが、より小規模な局所的な動きにはアクセスできません。そこで、最も表面的な高次モードを使用する最近の技術である局所地震学を使用する必要があります。これにより、赤道と極の間の新しい動き（子午線循環）の存在を強調することが可能になりました。また、対流帯の最外層の局所的な流れの 3Dマッピングや、黒点の下でのダイナミクスを明らかにすることも可能になりました。
