Des chercheurs de l'Université d'Uppsala ont fait une découverte qui bouleverse l'économie solaire : le Soleil contient 55 % d'argent de plus que les estimations précédentes. Cette nouvelle estimation provient d'un modèle plus réaliste de l'atmosphère solaire et permet de résoudre une incohérence de longue date dans la quantité d'argent mesurée dans le système solaire.

Le Soleil, comme la plupart des étoiles, est composé presque entièrement d'hydrogène et d'hélium. Les éléments plus lourds, dont le carbone, le fer et l'argent, ne représentent que 1,5 % de sa masse. Même en si petites quantités, ces éléments sont très précieux pour les astronomes car ils conservent des indices sur l'histoire et le développement chimique du cosmos.

« La nouvelle connaissance de la composition du Soleil est importante pour la compréhension des autres étoiles, planètes et matériaux cosmiques, car le Soleil est l'un des points de référence clés de l'astronomie », déclare Sema Caliskan, qui a mené ces travaux durant son doctorat au Département de physique et d'astronomie de l'Université d'Uppsala.

Les éléments lourds sont créés à l'intérieur des étoiles et lors d'explosions stellaires. Ils sont ensuite incorporés dans de nouvelles étoiles, planètes et autres matériaux cosmiques. Mesurer la quantité de chaque élément présent aide les scientifiques à retracer l'évolution chimique de la Voie lactée.

Pour mesurer la teneur en argent du Soleil, les chercheurs ont étudié la lumière solaire par spectroscopie. Les atomes de l'atmosphère solaire absorbent la lumière à des longueurs d'onde particulières, laissant des caractéristiques sombres dans le spectre appelées raies spectrales. Chaque élément crée son propre ensemble distinctif de raies, un peu comme une empreinte digitale.

Les scientifiques comparent ces motifs avec des modèles de l'atmosphère solaire pour calculer la quantité d'un élément présent. Les estimations antérieures reposaient sur des modèles simplifiés. Dans la nouvelle étude, l'équipe a développé une approche plus avancée qui a produit une estimation de l'argent 55 % plus élevée qu'auparavant.

Les chercheurs ont combiné un modèle dynamique des couches externes du Soleil avec des calculs améliorés de la physique atomique. Cela leur a permis de décrire plus précisément comment les atomes d'argent interagissent avec la lumière et les particules environnantes. Contrairement aux méthodes précédentes, les nouveaux calculs tiennent également compte des effets de non-équilibre. Dans ce cas, la lumière elle-même affecte les mêmes atomes d'argent responsables de la production des raies d'absorption sombres.

Résoudre le problème de l'argent manquant dans le système solaire

« Avec notre nouveau modèle, nous avons pu interpréter plus précisément les raies spectrales utilisées pour déterminer l'abondance de l'argent solaire », déclare Sema Caliskan, qui a commencé son doctorat en travaillant sur la structure des atomes, puis a appliqué son expertise à des problèmes d'astrophysique stellaire.

Le résultat révisé résout un problème de longue date concernant l'argent dans le système solaire. Des mesures antérieures suggéraient que le Soleil contenait beaucoup moins d'argent que les météorites chimiquement primitives. Cette différence était difficile à expliquer car le Soleil et ces météorites se sont formés à partir du même nuage de gaz et de poussière il y a environ 4,6 milliards d'années.

Avec le nouveau calcul, l'abondance de l'argent dans le Soleil est désormais beaucoup plus cohérente avec la quantité trouvée dans ces météorites anciennes.

Les découvertes pourraient également améliorer la compréhension des scientifiques sur la façon dont l'argent et d'autres éléments lourds se forment dans les étoiles et les explosions stellaires avant de faire partie des générations suivantes d'étoiles et de planètes. Les chercheurs prévoient maintenant d'utiliser la même méthode pour étudier d'autres étoiles.

« En étudiant la lumière d'étoiles de différents types et âges, nous espérons comprendre où l'argent se forme dans l'univers et comment il a été distribué dans la Voie lactée au fil du temps », déclare Sema Caliskan.

Les calculs ont été effectués avec Tetralith, un supercalculateur suédois au Centre national de supercalculateurs de l'Université de Linköping. Le projet a combiné l'expertise en physique stellaire et en modélisation atomique.

Des méthodes comparables ont déjà été utilisées pour étudier d'autres éléments, mais c'est la première fois que l'approche est appliquée à l'argent dans le Soleil.

Matériel fourni par l'Université d'Uppsala. Note : Le contenu