Illustration av konvektion i solliknande stjärna. Bildkredit: NASA / CXC / M.Weiss. Klicka för att förstora
NASA: s Chandra röntgenobservatörsundersökning av närliggande solliknande stjärnor tyder på att det finns nästan tre gånger mer neon i solen och det lokala universum än tidigare trott. Om det är sant, skulle detta lösa ett kritiskt problem med att förstå hur solen fungerar.
"Vi använder solen för att testa hur väl vi förstår stjärnor och i viss mån resten av universum," sade Jeremy Drake från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass. "Men för att förstå solen, vi måste veta exakt vad den är gjord av, ”tillade han.
Det är inte väl känt hur mycket neon solen innehåller. Detta är kritisk information för att skapa teoretiska modeller av solen. Neonatomer, tillsammans med kol, syre och kväve, spelar en viktig roll i hur snabbt energi flyter från kärnreaktioner i solens kärna till dess kant, där den sedan strålar ut i rymden.
Hastigheten för detta energiflöde bestämmer platsen och storleken på ett avgörande stjärnområde som kallas konvektionszonen. Zonen sträcker sig från nära solens yta inåt cirka 125 000 miles. Zonen är där gasen genomgår en rullande, konvektiv rörelse ungefär som den instabila luften i åskväder.
"Denna turbulenta gas har ett oerhört viktigt jobb, eftersom nästan all energi som släpps ut på solens yta transporteras dit genom konvektion," sa Drake.
Den accepterade mängden neon i solen har lett till en paradox. Den förutsagda platsen och storleken på solkonvektionszonen stämmer inte med de härledda från solcillationer. Soloscillationer är en teknik som astronomer tidigare förlitade sig för att undersöka solens inre. Flera forskare har noterat att problemet kan åtgärdas om överflödet av neon i själva verket är cirka tre gånger större än för närvarande accepterat.
Försök att mäta den exakta mängden neon i solen har varit frustrerade av en skrik av naturen; neonatomer avger inga signaturer i synligt ljus. Men i en gas uppvärmd till miljoner grader lyser neon starkt i röntgenstrålar. Stjärnor som solen täcks av denna superuppvärmda gas som svikas av den vita koronaen omkring dem under solförmörkelser. Men observationer av solens korona är mycket svåra att analysera.
För att undersöka neoninnehållet observerade Drake och hans kollega Paola Testa från Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, Mass., 21 solliknande stjärnor inom ett avstånd av 400 ljusår från jorden. Dessa lokala stjärnor och solen bör innehålla ungefär samma mängd neon jämfört med syre.
Emellertid befanns dessa nära stjärna släktingar innehålla i genomsnitt nästan tre gånger mer neon än man tror för solen. "Antingen är solen en freak i sitt stellar kvarter, eller så innehåller den mycket mer neon än vi tror," sade Testa.
Dessa Chandra-resultat försäkrade astronomer att den detaljerade fysiska teorin bakom solmodellen är säker. Forskare använder solens modell som en grund för att förstå strukturen och utvecklingen av andra stjärnor, liksom många andra områden inom astrofysik.
"Om det högre neonöverflödet uppmätt av Drake och Testa är rätt, är det en samtidig triumf för Chandra och för teorin om hur stjärnor lyser," säger John Bahcall från Institute for Advanced Study, Princeton, NJ Bahcall är expert på fältet som inte deltog i Chandra-studien. Drake är huvudförfattare till studien som publicerades i veckans nummer av tidskriften Nature.
NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala, hanterar Chandra-programmet för byråns Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerar vetenskap och flygoperationer från Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Originalkälla: Chandra News Release
