Исследователи из Уппсальского университета обрушили бомбу на солнечную экономику: Солнце содержит на 55 процентов больше серебра, чем показывали предыдущие расчёты. Обновлённая оценка получена благодаря более реалистичной модели солнечной атмосферы и помогает разрешить давнее несоответствие в измеренном количестве серебра в Солнечной системе.

Солнце, как и большинство звёзд, состоит почти полностью из водорода и гелия. Более тяжёлые элементы, включая углерод, железо и серебро, составляют лишь 1,5 процента его массы. Даже в таких малых количествах эти элементы чрезвычайно ценны для астрономов, поскольку они хранят подсказки об истории и химическом развитии космоса.

«Новые знания о составе Солнца важны для понимания других звёзд, планет и космического материала, потому что Солнце — одна из ключевых точек отсчёта в астрономии», — говорит Сема Чалишкан, проводившая эту работу во время своей докторской диссертации на кафедре физики и астрономии Уппсальского университета.

Тяжёлые элементы создаются внутри звёзд и во время звёздных взрывов. Позже они включаются в состав новых звёзд, планет и другого космического материала. Измерение количества каждого элемента помогает учёным проследить химическую эволюцию Млечного Пути.

Чтобы измерить содержание серебра на Солнце, исследователи изучали солнечный свет с помощью спектроскопии. Атомы в солнечной атмосфере поглощают свет на определённых длинах волн, оставляя тёмные особенности в спектре, называемые спектральными линиями. Каждый элемент создаёт свой собственный характерный набор линий, подобно отпечатку пальца.

Учёные сравнивают эти паттерны с моделями солнечной атмосферы, чтобы рассчитать, сколько элемента присутствует. Более ранние оценки опирались на упрощённые модели. В новом исследовании команда разработала более продвинутый подход, который дал оценку серебра на 55 процентов выше, чем раньше.

Исследователи объединили динамическую модель внешних слоёв Солнца с улучшенными расчётами из атомной физики. Это позволило им более точно описать, как атомы серебра взаимодействуют со светом и окружающими частицами. В отличие от предыдущих методов, новые расчёты также учитывают неравновесные эффекты. В данном случае сам свет влияет на те же атомы серебра, которые отвечают за создание тёмных линий поглощения.

Решение проблемы недостающего серебра в Солнечной системе

«С помощью нашей новой модели мы смогли более точно интерпретировать спектральные линии, используемые для определения содержания серебра на Солнце», — говорит Сема Чалишкан, которая начала свою докторскую работу, изучая структуру атомов, а позже применила свой опыт к задачам звёздной астрофизики.

Пересмотренный результат решает давнюю проблему, связанную с серебром в Солнечной системе. Предыдущие измерения показывали, что Солнце содержит значительно меньше серебра, чем химически примитивные метеориты. Это различие было трудно объяснить, поскольку Солнце и эти метеориты образовались из одного облака газа и пыли около 4,6 миллиарда лет назад.

С новым расчётом содержание серебра на Солнце теперь гораздо более согласуется с количеством, найденным в этих древних метеоритах.

Полученные результаты также могут улучшить понимание учёными того, как серебро и другие тяжёлые элементы образуются в звёздах и звёздных взрывах, прежде чем стать частью последующих поколений звёзд и планет. Теперь исследователи планируют использовать тот же метод для изучения других звёзд.

«Изучая свет звёзд разных типов и возрастов, мы надеемся понять, где во Вселенной образуется серебро и как оно распределялось по Млечному Пути с течением времени», — говорит Сема Чалишкан.

Расчёты были выполнены на Tetralith, шведском суперкомпьютере в Национальном суперкомпьютерном центре при Линчёпингском университете. Проект объединил экспертизу в области звёздной физики и атомного моделирования.

Сравнимые методы ранее использовались для изучения других элементов, но это первый раз, когда подход был применён к серебру на Солнце.

Материалы предоставлены Уппсальским университетом.