أسقط باحثون في جامعة أوبسالا قنبلة على اقتصاديات الشمس: الشمس تحتوي على 55% من الفضة أكثر مما أشارت إليه الحسابات السابقة. يأتي التقدير المحدث من نموذج أكثر واقعية للغلاف الجوي الشمسي ويساعد في حل تناقض طويل الأمد في كمية الفضة المقاسة عبر النظام الشمسي.

الشمس، مثل معظم النجوم، تتكون بالكامل تقريبًا من الهيدروجين والهيليوم. العناصر الأثقل، بما في ذلك الكربون والحديد والفضة، تشكل 1.5% فقط من كتلتها. حتى في هذه الكميات الصغيرة، هذه العناصر ذات قيمة عالية لعلماء الفلك لأنها تحتفظ بأدلة حول تاريخ وتطور الكون الكيميائي.

"المعرفة الجديدة حول تكوين الشمس مهمة لفهم النجوم الأخرى والكواكب والمواد الكونية، لأن الشمس هي إحدى النقاط المرجعية الرئيسية في علم الفلك،" تقول سيما كاليشكان، التي أجرت العمل خلال دراسات الدكتوراه في قسم الفيزياء والفلك بجامعة أوبسالا.

تُخلق العناصر الثقيلة داخل النجوم وأثناء الانفجارات النجمية. تُدمج لاحقًا في نجوم جديدة وكواكب ومواد كونية أخرى. قياس كمية كل عنصر موجود يساعد العلماء على تتبع التطور الكيميائي لدرب التبانة.

لقياس محتوى الفضة في الشمس، درس الباحثون ضوء الشمس من خلال التحليل الطيفي. تمتص الذرات في الغلاف الجوي الشمسي الضوء عند أطوال موجية معينة، تاركة ملامح داكنة في الطيف تسمى خطوطًا طيفية. كل عنصر يخلق مجموعته المميزة من الخطوط، مثل بصمة الإصبع.

يقارن العلماء هذه الأنماط مع نماذج الغلاف الجوي الشمسي لحساب كمية العنصر الموجود. اعتمدت التقديرات السابقة على نماذج مبسطة. في الدراسة الجديدة، طور الفريق نهجًا أكثر تقدمًا أنتج تقديرًا للفضة أعلى بنسبة 55% من ذي قبل.

جمع الباحثون نموذجًا ديناميكيًا للطبقات الخارجية للشمس مع حسابات محسنة من الفيزياء الذرية. سمح لهم ذلك بوصف كيفية تفاعل ذرات الفضة مع الضوء والجسيمات المحيطة بدقة أكبر. على عكس الطرق السابقة، تأخذ الحسابات الجديدة أيضًا في الاعتبار تأثيرات عدم التوازن. في هذه الحالة، يؤثر الضوء نفسه على ذرات الفضة نفسها المسؤولة عن إنتاج خطوط الامتصاص الداكنة.

حل مشكلة الفضة المفقودة في النظام الشمسي

"مع نموذجنا الجديد، تمكنا من تفسير الخطوط الطيفية المستخدمة لتحديد وفرة الفضة الشمسية بدقة أكبر،" تقول سيما كاليشكان، التي بدأت دراسات الدكتوراه بالعمل على بنية الذرات، وطبقت لاحقًا خبرتها على مشاكل في الفيزياء الفلكية النجمية.

النتيجة المنقحة تعالج مشكلة طويلة الأمد تتعلق بالفضة في النظام الشمسي. اقترحت القياسات السابقة أن الشمس تحتوي على فضة أقل بكثير من النيازك البدائية كيميائيًا. كان من الصعب تفسير هذا الاختلاف لأن الشمس وتلك النيازك تشكلت من نفس سحابة الغاز والغبار منذ حوالي 4.6 مليار سنة.

مع الحساب الجديد، أصبحت وفرة الفضة في الشمس الآن أكثر اتساقًا مع الكمية الموجودة في هذه النيازك القديمة.

قد تحسن النتائج أيضًا فهم العلماء لكيفية تشكل الفضة والعناصر الثقيلة الأخرى في النجوم والانفجارات النجمية قبل أن تصبح جزءًا من الأجيال اللاحقة من النجوم والكواكب. يخطط الباحثون الآن لاستخدام نفس الطريقة لدراسة نجوم أخرى.

"من خلال دراسة ضوء النجوم من أنواع وأعمار مختلفة، نأمل في فهم أين تتشكل الفضة في الكون، وكيف تم توزيعها عبر درب التبانة بمرور الوقت،" تقول سيما كاليشكان.

أجريت الحسابات باستخدام Tetralith، حاسوب فائق سويدي في المركز الوطني للحواسيب الفائقة بجامعة لينشوبينغ. جمع المشروع بين الخبرة في الفيزياء النجمية والنمذجة الذرية.

سبق استخدام طرق مماثلة لدراسة عناصر أخرى، لكن هذه هي المرة الأولى التي يُطبق فيها النهج على الفضة في الشمس.

المواد مقدمة من جامعة أوبسالا. ملاحظة: المحتوى