اخترشناسان معمای نقره گمشده خورشید را پس از سال‌ها حل کردند

اخترشناسان سال‌ها با معمای کوچک اما آزاردهنده‌ای در مورد خورشید دست و پنجه نرم می‌کردند: به نظر می‌رسید ستاره ما به‌طور قابل‌توجهی نقره کمتری از آنچه باید داشته باشد، دارد.

هر بار که دانشمندان لایه‌های بیرونی خورشید را بررسی می‌کردند، با مقدار نقره‌ای مواجه می‌شدند که بسیار کمتر از پیش‌بینی‌های نظری بود. اما اکنون، پژوهشی جدید نشان داده است این نقره‌ی گمشده، در واقع همیشه در خورشید وجود داشته، اما با ترفندهای فیزیکی از دید اخترشناسان پنهان مانده بود.

وجود نقره در خورشید، اگرچه سهم ناچیزی از جرم ستاره را تشکیل می‌دهد، برای اخترشناسان اهمیت زیادی دارد، زیرا نقره عنصری است که تصور می‌شود در انفجارهای مرگبار ابرنواختر شکل می‌گیرد. بنابراین، ردیابی آن در ستارگان می‌تواند اطلاعات حیاتی درباره‌ی تاریخچه‌ی شکل‌گیری عناصر و تکامل کهکشان‌ها در اختیار دانشمندان قرار دهد.

به‌نوشته اسپیس‌دات‌کام، چالش اصلی زمانی به وجود آمد که اخترشناسان مقدار نقره‌ی موجود در خورشید را با شهاب‌سنگ‌های باستانی به نام «کندریت‌های سی‌آی» مقایسه کردند. این شهاب‌سنگ‌ها که از همان مواد اولیه‌ای تشکیل شده‌اند که ۴٫۶ میلیارد سال پیش خورشید را به وجود آورده‌اند، به عنوان مرجعی دقیق برای ترکیب عناصر خورشید در نظر گرفته می‌شوند. انتظار می‌رفت میزان نقره در خورشید با این شهاب‌سنگ‌ها مطابقت داشته باشد، اما این‌طور نبود و شکاف قابل‌توجهی بین این دو وجود داشت.

برای حل معما، سما چالیشکان، محقق اصلی پروژه از دانشگاه لیژ در بلژیک و تیمش، از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای بسیار پیشرفته استفاده کردند. مطالعاتی که قبلاً برای حل این مشکل انجام شده بود، به نتیجه نرسیده بودند، زیرا بیش از حد ساده‌سازی کرده بودند و اثرات پیچیده‌ای را که هنگام برخورد نور با اتم‌ها اتفاق می‌افتد، نادیده گرفته بودند. این «اثرات غیرتعادلی»، می‌توانند نحوه‌ی جذب نور را کاملاً تغییر دهند و جالب اینجاست که قبل از تحقیق اخیر، هیچ دانشمندی نتوانسته بود با درنظر گرفتن اثرات یادشده، اتم نقره را شبیه‌سازی کند.

تیم چالیشکان با استفاده از ابررایانه‌ی قدرتمند «تترالیت» در سوئد، برای اولین بار توانست اثرات غیرتعادلی پیچیده را در مدل‌های خود به کار بگیرد. این کار، پنجره‌ی تازه‌ای به روی آن‌ها گشود و نشان داد برخلاف ظاهر خطوط طیفی، نقره واقعاً در خورشید وجود دارد.

مدل جدید نشان داد خورشید ۵۵ درصد بیشتر از آنچه تاکنون اندازه‌گیری شده، نقره دارد. این مقدار، اگرچه با شهاب‌سنگ‌های کندریت سی‌آی دقیقاً یکی نیست، آن‌قدر به هم نزدیک است که محققان را مطمئن می‌کند نقره‌ هیچ‌وقت ناپدید نشده بود. به بیان ساده، نقره همیشه در خورشید بوده، اما به دلیل پیچیدگی‌های فیزیکی و اثرات غیرتعادلی در برهم‌کنش نور و اتم‌ها، از چشم اخترشناسان پنهان مانده بود.

اکنون که روش شبیه‌سازی پیچیده روی نقره جواب داده است، تیم تحقیقاتی قصد دارد از آن برای شبیه‌سازی عناصر دیگر و ستارگان گوناگون استفاده کند. این پژوهش، گامی مهم در به‌کارگیری شبیه‌سازی‌های پیشرفته برای درک بهتر فرآیندهای کیهانی و نقش عناصر سنگین در تکامل جهان است و راه را برای اکتشافات جدید در اخترشناسی هموار می‌سازد.

پژوهش در ژورنال Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.