Investigadores de la Universidad de Uppsala han soltado una bomba en la economía solar: el Sol contiene un 55 por ciento más de plata de lo que sugerían los cálculos anteriores. La estimación actualizada proviene de un modelo más realista de la atmósfera solar y ayuda a resolver un desajuste de larga data en la cantidad medida de plata en todo el sistema solar.
El Sol, como la mayoría de las estrellas, está compuesto casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Los elementos más pesados, incluidos el carbono, el hierro y la plata, representan solo el 1,5 por ciento de su masa. Incluso en cantidades tan pequeñas, estos elementos son muy valiosos para los astrónomos porque conservan pistas sobre la historia y el desarrollo químico del cosmos.
"El nuevo conocimiento sobre la composición del Sol es importante para la comprensión de otras estrellas, planetas y material cósmico, porque el Sol es uno de los puntos de referencia clave de la astronomía", dice Sema Caliskan, quien realizó el trabajo durante sus estudios de doctorado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Uppsala.
Los elementos pesados se crean dentro de las estrellas y durante las explosiones estelares. Luego se incorporan a nuevas estrellas, planetas y otro material cósmico. Medir cuánto de cada elemento está presente ayuda a los científicos a rastrear la evolución química de la Vía Láctea.
Para medir el contenido de plata del Sol, los investigadores estudiaron la luz solar mediante espectroscopia. Los átomos en la atmósfera solar absorben luz en longitudes de onda particulares, dejando características oscuras en el espectro llamadas líneas espectrales. Cada elemento crea su propio conjunto distintivo de líneas, muy parecido a una huella dactilar.
Los científicos comparan estos patrones con modelos de la atmósfera solar para calcular cuánto de un elemento está presente. Las estimaciones anteriores se basaban en modelos simplificados. En el nuevo estudio, el equipo desarrolló un enfoque más avanzado que produjo una estimación de plata un 55 por ciento más alta que antes.
Los investigadores combinaron un modelo dinámico de las capas externas del Sol con cálculos mejorados de la física atómica. Esto les permitió describir con mayor precisión cómo los átomos de plata interactúan con la luz y las partículas circundantes. A diferencia de los métodos anteriores, los nuevos cálculos también tienen en cuenta los efectos de no equilibrio. En este caso, la luz misma afecta a los mismos átomos de plata responsables de producir las líneas de absorción oscuras.
Resolviendo el problema de la plata faltante en el sistema solar
"Con nuestro nuevo modelo, pudimos interpretar con mayor precisión las líneas espectrales utilizadas para determinar la abundancia de plata solar", dice Sema Caliskan, quien comenzó sus estudios de doctorado trabajando en la estructura de los átomos y luego aplicó su experiencia a problemas en astrofísica estelar.
El resultado revisado aborda un problema de larga data relacionado con la plata en el sistema solar. Mediciones anteriores sugerían que el Sol contenía significativamente menos plata que los meteoritos químicamente primitivos. Esa diferencia era difícil de explicar porque el Sol y esos meteoritos se formaron a partir de la misma nube de gas y polvo hace unos 4.600 millones de años.
Con el nuevo cálculo, la abundancia de plata del Sol ahora es mucho más consistente con la cantidad encontrada en estos meteoritos antiguos.
Los hallazgos también pueden mejorar la comprensión de los científicos sobre cómo se forman la plata y otros elementos pesados en las estrellas y explosiones estelares antes de convertirse en parte de generaciones posteriores de estrellas y planetas. Los investigadores ahora planean usar el mismo método para estudiar otras estrellas.
"Al estudiar la luz de estrellas de diferentes tipos y edades, esperamos entender dónde se forma la plata en el universo y cómo se ha distribuido a lo largo de la Vía Láctea con el tiempo", dice Sema Caliskan.
Los cálculos se realizaron con Tetralith, una supercomputadora sueca en el Centro Nacional de Supercomputación de la Universidad de Linköping. El proyecto combinó experiencia en física estelar y modelado atómico.
Métodos comparables se han utilizado previamente para estudiar otros elementos, pero esta es la primera vez que el enfoque se aplica a la plata en el Sol.
Material proporcionado por la Universidad de Uppsala. Nota: El contenido