Ilustracja konwekcji w gwiazdach podobnych do Słońca. Źródło zdjęcia: NASA / CXC / M.Weiss. Kliknij, aby powiększyć
Badanie rentgenowskie Chandra przeprowadzone przez NASA w pobliskich gwiazdach podobnych do Słońca sugeruje, że na Słońcu i we wszechświecie lokalnym jest prawie trzy razy więcej neonów niż wcześniej sądzono. Jeśli to prawda, rozwiązałoby to kluczowy problem ze zrozumieniem, jak działa słońce.
„Używamy słońca, aby sprawdzić, jak dobrze rozumiemy gwiazdy i, w pewnym stopniu, resztę wszechświata”, powiedział Jeremy Drake z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts. „Ale aby zrozumieć słońce, musimy dokładnie wiedzieć, z czego jest wykonany ”- dodał.
Nie wiadomo, ile neon zawiera słońce. Jest to krytyczna informacja dla stworzenia teoretycznych modeli Słońca. Atomy neonowe wraz z węglem, tlenem i azotem odgrywają ważną rolę w tym, jak szybko energia przepływa z reakcji jądrowych w jądrze Słońca do jego krawędzi, gdzie następnie promieniuje w przestrzeń kosmiczną.
Szybkość tego przepływu energii determinuje lokalizację i wielkość kluczowego regionu gwiazdowego zwanego strefą konwekcyjną. Strefa rozciąga się od powierzchni Słońca do wewnątrz około 125 000 mil. Strefa jest miejscem, w którym gaz podlega kołyszącemu się konwekcyjnemu ruchowi, podobnie jak niestabilne powietrze podczas burzy.
„Ten burzliwy gaz ma niezwykle ważną pracę, ponieważ prawie cała energia emitowana na powierzchni Słońca jest tam transportowana konwekcyjnie” - powiedział Drake.
Zaakceptowana ilość neonu na słońcu doprowadziła do paradoksu. Przewidywane położenie i rozmiar strefy konwekcji słonecznej nie są zgodne z tymi, które wywnioskowano z oscylacji słonecznych. Oscylacje słoneczne to technika, na której astronomowie polegali wcześniej, badając wnętrze Słońca. Kilku naukowców zauważyło, że problem można rozwiązać, jeśli ilość neonów jest w rzeczywistości około trzy razy większa niż obecnie akceptowana.
Próby zmierzenia dokładnej ilości neonu na słońcu zostały udaremnione przez dziwactwo natury; atomy neonowe nie emitują żadnych sygnatur w świetle widzialnym. Jednak w gazie podgrzanym do milionów stopni neon świeci jasno promieniami rentgenowskimi. Gwiazdy takie jak słońce są pokryte tym przegrzanym gazem, który jest zdradzany przez białą koronę wokół nich podczas zaćmień Słońca. Jednak obserwacje korony słonecznej są bardzo trudne do analizy.
Aby zbadać zawartość neonu, Drake i jego kolega Paola Testa z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge w stanie Massachusetts zaobserwowali 21 gwiazd podobnych do Słońca w odległości 400 lat świetlnych od Ziemi. Te lokalne gwiazdy i słońce powinny zawierać mniej więcej taką samą ilość neonu w porównaniu z tlenem.
Stwierdzono jednak, że te bliskie gwiezdne rodziny zawierają średnio prawie trzy razy więcej neonów niż uważa się w przypadku słońca. „Albo słońce jest dziwactwem w gwiezdnym sąsiedztwie, albo zawiera znacznie więcej neonów, niż nam się wydaje” - powiedział Testa.
Te wyniki Chandra zapewniły astronomów, że szczegółowa teoria fizyczna modelu słonecznego jest bezpieczna. Naukowcy wykorzystują model Słońca jako podstawę do zrozumienia struktury i ewolucji innych gwiazd, a także wielu innych obszarów astrofizyki.
„Jeśli większa liczebność neonów mierzona przez Drake'a i Testę jest słuszna, to jest to jednocześnie triumf Chandry i teorii świecenia gwiazd” - powiedział John Bahcall z Institute for Advanced Study w Princeton, NJ Bahcall jest ekspertem w dziedzina, która nie była zaangażowana w badanie Chandra. Drake jest głównym autorem badania opublikowanego w tym tygodniu w czasopiśmie Nature.
Marshall Space Flight Center NASA, Huntsville, Ala., Zarządza programem Chandra dla Dyrekcji Misji Naukowej agencji. Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje naukę i operacje lotnicze z Centrum Rentgenowskiego Chandra w Cambridge, Massachusetts.
Oryginalne źródło: Chandra News Release
