ウプサラ大学の研究者たちが太陽経済に衝撃を与えた。太陽には以前の計算より55パーセント多くの銀が含まれていることがわかったのだ。更新された推定値は、より現実的な太陽大気モデルに基づいており、太陽系全体で測定された銀の量における長年の不一致を解決するのに役立つ。

太陽は、ほとんどの星と同様、ほぼ完全に水素とヘリウムでできている。炭素、鉄、銀を含むより重い元素は、その質量のわずか1.5パーセントを占めるにすぎない。しかし、そのような少量であっても、これらの元素は宇宙の歴史や化学的発展に関する手がかりを保存しているため、天文学者にとって非常に価値がある。

「太陽の組成に関する新たな知識は、他の星、惑星、宇宙物質の理解にとって重要です。なぜなら、太陽は天文学の重要な基準点の一つだからです」と、ウプサラ大学物理学・天文学部で博士課程在籍中にこの研究を行ったセマ・カリシュカン氏は言う。

重い元素は星の内部や恒星爆発の際に生成される。その後、新しい星、惑星、その他の宇宙物質に取り込まれる。各元素がどれだけ存在するかを測定することで、科学者は天の川銀河の化学的進化を追跡できる。

太陽の銀含有量を測定するため、研究者たちは分光法を用いて太陽光を研究した。太陽大気中の原子は特定の波長の光を吸収し、スペクトルに暗い特徴（スペクトル線）を残す。各元素は指紋のように独自の線のセットを生成する。

科学者たちはこれらのパターンを太陽大気のモデルと比較し、元素の存在量を計算する。以前の推定は単純化されたモデルに依存していた。新しい研究では、チームはより高度なアプローチを開発し、銀の推定値が以前より55パーセント高くなった。

研究者たちは、太陽の外層の動的モデルと原子物理学からの改善された計算を組み合わせた。これにより、銀原子が光や周囲の粒子とどのように相互作用するかをより正確に記述できるようになった。以前の方法とは異なり、新しい計算は非平衡効果も考慮している。この場合、光自体が暗い吸収線を生成する原因となる銀原子に影響を与える。

太陽系の失われた銀問題を解決

「新しいモデルにより、太陽の銀存在量を決定するために使用されるスペクトル線をより正確に解釈できました」と、博士課程の研究を原子の構造から始め、後に恒星天体物理学の問題に専門知識を応用したセマ・カリシュカン氏は言う。

修正された結果は、太陽系における銀に関する長年の問題に対処する。以前の測定では、太陽は化学的に原始的な隕石よりもかなり少ない銀を含んでいることが示唆されていた。その差は説明が難しかった。なぜなら、太陽とそれらの隕石は約46億年前に同じガスと塵の雲から形成されたからだ。

新しい計算により、太陽の銀存在量はこれらの古代隕石で見つかった量とより一致するようになった。

この発見は、銀や他の重い元素が星や恒星爆発でどのように形成され、後に世代の星や惑星の一部となるかについての科学者の理解も向上させる可能性がある。研究者たちは現在、同じ方法を他の星の研究にも使用する予定だ。

「さまざまなタイプと年齢の星の光を研究することで、宇宙のどこで銀が形成され、時間とともに天の川銀河全体にどのように分布してきたかを理解したいと考えています」とセマ・カリシュカン氏は言う。

計算は、リンショーピング大学の国立スーパーコンピュータセンターにあるスウェーデンのスーパーコンピュータ「Tetralith」で実行された。このプロジェクトは、恒星物理学と原子モデリングの専門知識を組み合わせた。

同等の方法は以前に他の元素の研究に使用されたが、太陽の銀にこのアプローチが適用されたのは初めてである。

提供：ウプサラ大学。注：内容