جستجوی نقره در قلب ستارهها
اخترشناسان سالها با معمای عجیبی دستوپنجه نرم میکردند؛ لایههای بیرونی خورشید نقره بسیار کمتری از آنچه انتظار میرفت در خود جای داده بود. پژوهشهای تازه نشان میدهد این عنصر گمشده تمام این مدت در جلوی چشم پنهان بوده است.
شاید در نگاه اول جستجوی نقره در خورشید عجیب به نظر برسد. 98.5 درصد جرم خورشید از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و نقره تنها کسر کوچکی از 1.5 درصد باقیمانده است که شامل عناصر سنگین دیگری چون آهن و مس نیز میشود. با این حال، این عناصر کمیاب کلید درک تاریخ کیهان هستند. نقره زمانی شکل میگیرد که ستارگان در حال مرگ در ابرنواخترها بهشدت منفجر میشوند. ردیابی نقره در خورشید و سایر ستارگان به اخترشناسان کمک میکند تا مسیر تکامل ستارگان را در طول میلیاردها سال بازسازی کنند.
شهابسنگهای باستانی و اثر انگشت طیفی
سما کالیسکان، پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه لیژ بلژیک و نویسنده ارشد این پژوهش، در این باره میگوید: «با مطالعه نور ستارگانی با انواع و سنین مختلف، امیدواریم بفهمیم نقره در کجای جهان تشکیل شده و چگونه در طول زمان در سراسر کهکشان راه شیری توزیع شده است.»
اهمیت نقره زمانی بیشتر میشود که آن را در کندریتهای CI بازمییابیم. این شهابسنگهای باستانی 4.6 میلیارد سال پیش از همان ماده اولیهای ساخته شدهاند که خورشید را پدید آورد. بنابراین، انتظار میرود میزان نقره در این شهابسنگها با سطح نقره خورشید کاملاً مطابقت داشته باشد.
اخترشناسان میزان نقره خورشیدی را از طریق خطوط طیفی نور خورشید اندازهگیری میکنند. هنگامی که نور از قلب خورشید بیرون میآید، با اتمهای لایههای بیرونی ستاره برخورد میکند و طولموجهای خاصی جذب میشوند. هر عنصر طولموجهای متفاوتی را جذب میکند و در نتیجه اثر انگشت متمایزی بر جای میگذارد. مشکل اینجاست که خورشید بهواقع نقره بسیار کمتری نسبت به کندریتهای CI نشان میداد.
شبیهسازی اتمها و اثرات عدم تعادل
کالیسکان و همکارانش برای یافتن پاسخ این معما به شبیهسازی کامپیوتری اتمهای خورشید روی آوردند. سایر دانشمندان پیش از این تلاشهای محدودی در این زمینه داشتند، اما شبیهسازیهایشان بسیار ساده بود. هنگامی که نور به اتمی برخورد میکند، اثرات پیچیدهای بر درون اتم میگذارد که نحوه جذب نور را تغییر میدهد.
مدلهای گذشته بسیاری از این «اثرات عدم تعادل» را نادیده میگرفتند، زیرا شبیهسازی آنها بهشدت پیچیده و از اتمی به اتم دیگر متفاوت است. پیش از این تیم کالیسکان، هیچ دانشمندی تلاش نکرده بود یک اتم نقره را با در نظر گرفتن اثرات عدم تعادل شبیهسازی کند. آنها با بهرهگیری از قدرت ابررایانه تترالیت در لینشوپینگ سوئد این چالش بزرگ را پذیرفتند.
کشف نقره پنهان در جلوی چشم
نتایج این شبیهسازیها معما را کاملاً حل کرد. بر اساس این مدل پیشرفته، خورشید 55 درصد نقره بیشتر از آنچه اخترشناسان تا امروز اندازهگیری کردهاند در خود دارد. این تطابق با کندریتهای CI صددرصد نیست، اما به اندازهای نزدیک است که محققان میتوانند هر علت فوقالعاده و غیرطبیعی را رد کنند.
نقره گمشده تمام این مدت در همان لایههای بیرونی خورشید حضور داشته و صرفاً ترفندهای فیزیک اتمی آن را از دید اخترشناسان پنهان کرده بود. این کشف نهتنها یک سوال دیرینه را پاسخ میدهد، بلکه مسیر تازهای را برای درک دقیقتر تکامل ستارگان و توزیع عناصر در کهکشان راه شیری هموار میسازد.
