Ученые обнаружили, что Солнце содержит на 55% больше серебра, чем считалось

Ученые из Уппсальского университета выяснили, что содержание серебра в Солнце на 55% превышает предыдущие оценки. Новые данные, полученные с помощью более реалистичной модели солнечной атмосферы, разрешают давнее несоответствие в количестве этого элемента, измеренного в разных объектах Солнечной системы.

Солнце, как и большинство звезд, почти полностью состоит из водорода и гелия. На долю более тяжелых элементов, включая углерод, железо и серебро, приходится лишь 1,5% его массы. Однако даже в таких малых количествах эти элементы представляют огромную ценность для астрономов, так как хранят ключи к истории и химической эволюции космоса.

«Новые данные о составе Солнца важны для понимания других звезд, планет и космического вещества, поскольку Солнце является одной из ключевых точек отсчета в астрономии», — говорит Сема Чалишкан, проводившая исследование в рамках своей докторской диссертации на кафедре физики и астрономии Уппсальского университета.

Тяжелые элементы рождаются внутри звезд и во время звездных взрывов. Впоследствии они включаются в состав новых звезд, планет и другого космического материала. Измерение количества каждого элемента помогает ученым проследить химическую эволюцию Млечного Пути.

Чтобы измерить содержание серебра в Солнце, исследователи изучали солнечный свет с помощью спектроскопии. Атомы в солнечной атмосфере поглощают свет на определенных длинах волн, оставляя в спектре темные линии — спектральные линии. Каждый элемент создает свой уникальный набор таких линий, подобно отпечатку пальца.

Ученые сравнивают эти паттерны с моделями солнечной атмосферы, чтобы рассчитать количество элемента. Предыдущие оценки основывались на упрощенных моделях. В новом исследовании команда разработала более совершенный подход, который дал оценку содержания серебра на 55% выше прежней.

Исследователи объединили динамическую модель внешних слоев Солнца с улучшенными расчетами из атомной физики. Это позволило более точно описать, как атомы серебра взаимодействуют со светом и окружающими частицами. В отличие от предыдущих методов, новые расчеты также учитывают неравновесные эффекты: в данном случае сам свет влияет на те же атомы серебра, которые отвечают за появление темных линий поглощения.

«С помощью нашей новой модели мы смогли более точно интерпретировать спектральные линии, используемые для определения содержания серебра на Солнце», — отмечает Сема Чалишкан, которая начинала свою докторскую работу с изучения структуры атомов, а затем применила свой опыт к задачам звездной астрофизики.

Пересмотренный результат решает давнюю проблему с содержанием серебра в Солнечной системе. Предыдущие измерения показывали, что в Солнце серебра значительно меньше, чем в химически примитивных метеоритах. Это различие было трудно объяснить, поскольку Солнце и эти метеориты сформировались из одного газопылевого облака около 4,6 миллиарда лет назад. С новым расчетом содержание серебра на Солнце теперь гораздо лучше согласуется с его количеством, найденным в этих древних метеоритах.

Полученные данные также могут улучшить понимание того, как серебро и другие тяжелые элементы образуются в звездах и при звездных взрывах, прежде чем стать частью последующих поколений звезд и планет. Исследователи планируют использовать тот же метод для изучения других звезд.

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

Расчеты проводились на суперкомпьютере Tetralith в Национальном суперкомпьютерном центре Линчёпингского университета. Проект объединил опыт в области звездной физики и атомного моделирования. Аналогичные методы ранее использовались для изучения других элементов, но в случае с серебром на Солнце такой подход применен впервые.