“­G­ü­n­e­ş­ ­P­r­o­b­l­e­m­i­”­n­i­n­ ­K­ı­s­ı­m­ı­n­ı­ ­Ç­ö­z­m­e­k­

Bilim adamları tarafından geliştirilen model, güneşin dönüşünün tarihini ve aynı zamanda ürettiği manyetik kararsızlıkları da içeriyor. Kredi bilgileri: Sylvia Ekström / UNIGE

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, “güneş sorununun” bir kısmını çözmek için bir model geliştirmeyi başardı.

Güneş ile ilgili her şey yanlıştı! 2000’lerin başındaki yeni bir dizi veri, astrofizikçiler tarafından kullanılan standart modellerin öngördüğü seviyelerle çelişerek Güneş’in yüzeyindeki kimyasal bolluğu azalttı. Sık sık meydan okunan bu yeni bolluklar, birçok yeni analizden geçti. Doğru göründükleri gibi, özellikle genel olarak yıldızların incelenmesi için bir referans olarak hizmet ettikleri için, uyum sağlamak güneş modellerine bağlıydı. Université de Liège ile işbirliği içinde UNIGE’den bir gökbilimciler ekibi, sorunun bir kısmını çözen yeni bir teorik model geliştirdi: Güneş’in zamana göre değişen dönüşünü ve ürettiği manyetik alanları göz önünde bulundurarak, Güneş’in Güneş’in kimyasal yapısını açıklar. Bu çalışmanın sonuçları Nature Astronomy dergisinde yayınlandı.

“Güneş, en iyi tanımlayabileceğimiz yıldızdır, bu nedenle yıldız fiziğini anlamamız için temel bir test oluşturur. Kimyasal elementlerinin bolluk ölçümlerine sahibiz, aynı zamanda sismoloji sayesinde Dünya örneğinde olduğu gibi iç yapısının ölçümlerine de sahibiz” diye açıklıyor Cenevre Üniversitesi, İsviçre (UNIGE) astronomi bölümünde araştırmacı olan Patrick Eggenberger ve çalışmanın ilk yazarı.

Bu gözlemler, Güneş’in evrimini açıklamayı amaçlayan teorik modellerin öngördüğü sonuçlarla uyumlu olmalıdır. Güneş çekirdekteki hidrojenini nasıl yakar? Orada enerji nasıl üretilir ve daha sonra yüzeye doğru taşınır? Kimyasal elementler, hem dönme hem de manyetik alanlardan etkilenerek Güneş’in içinde nasıl sürüklenir?

standart güneş modeli

“Şu ana kadar kullandığımız standart güneş modeli, bir yandan kimyasal elementlerin en derin katmanlardaki taşınması, diğer yandan dönüş ve iç manyetik alanlar açısından yıldızımızı çok basitleştirilmiş bir şekilde ele alıyor. şimdiye kadar tamamen ihmal edildi,” diye açıklıyor UNIGE astronomi Bölümü’nde araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı Gaël Buldgen.

Bununla birlikte, uluslararası bir bilimsel ekibin gelişmiş bir analiz sayesinde güneş bolluklarını büyük ölçüde revize ettiği 2000’lerin başına kadar her şey yolunda gitti. Yeni bolluklar, güneş modellemesinin sularında derin dalgalanmalara neden oldu. O andan itibaren, hiçbir model heliosismoloji (Güneş’in salınımlarının analizi) tarafından elde edilen verileri, özellikle de güneş kabuğundaki helyum bolluğunu yeniden üretemedi.

Yeni bir model ve dönme ve manyetik alanların kilit rolü

UNIGE ekibi tarafından geliştirilen yeni güneş modeli, yalnızca geçmişte muhtemelen daha hızlı olan dönme evrimini değil, aynı zamanda yarattığı manyetik dengesizlikleri de içeriyor. “Yıldız modellerimizde kimyasal elementlerin taşınması üzerindeki rotasyon ve manyetik alanların etkilerini kesinlikle aynı anda düşünmeliyiz. Genel olarak yıldız fiziği için olduğu kadar Güneş için de önemlidir ve Dünya’daki yaşam için çok önemli olan kimyasal elementlerin yıldızların merkezinde pişirildiği göz önüne alındığında, Evrenin kimyasal evrimi üzerinde doğrudan bir etkisi vardır” diyor Patrick Eggenberger. .

Yeni model sadece Güneş’in dış katmanlarındaki helyum konsantrasyonunu doğru bir şekilde tahmin etmekle kalmıyor, aynı zamanda şimdiye kadar modellemeye direnen lityumun konsantrasyonunu da yansıtıyor. “Helyum bolluğu yeni model tarafından doğru bir şekilde yeniden üretiliyor çünkü manyetik alanlar tarafından uygulanan Güneş’in iç dönüşü, bu elementin yıldızın merkezine çok hızlı düşmesini önleyen türbülanslı bir karışım oluşturuyor; Aynı anda, güneş yüzeyinde gözlemlenen lityum bolluğu da yeniden üretilir, çünkü bu aynı karışım onu ​​yok edildiği sıcak bölgelere taşır” diye açıklıyor Patrick Eggenberger.

Sorun tam olarak çözülmedi

Ancak yeni model, heliosismolojinin ortaya çıkardığı her zorluğu çözmüyor: “Helyosismoloji sayesinde, maddenin konvektif hareketlerinin hangi bölgede, Güneş yüzeyinin 199.500 km altında başladığını 500 km içinde biliyoruz. Ancak, Güneş’in teorik modelleri 10.000 km’lik bir derinlik kayması öngörüyor!” UNIGE’de araştırmacı ve makalenin ortak yazarı Sébastien Salmon açıklıyor. Yeni modelde sorun hala devam ediyorsa, yeni bir anlayış kapısı aralıyor: “Yeni model sayesinde, bu kritik farkı çözmemize yardımcı olabilecek fiziksel süreçlere ışık tuttuk.”

Güneş benzeri yıldızların güncellenmesi

Gaël Buldgen, sonraki adımları detaylandırarak, “Şimdiye kadar incelediğimiz güneş tipi yıldızlar için elde edilen kütleleri, yarıçapları ve yaşları gözden geçirmemiz gerekecek” diyor. Gerçekten de, çoğu durumda, güneş fiziği, Güneş’e yakın vaka çalışmalarına aktarılır. Bu nedenle, Güneş’i analiz etme modelleri değiştirilirse, bu güncellemenin bizimkine benzer diğer yıldızlar için de yapılması gerekir.

Patrick Eggenberger şunları belirtiyor: “Örneğin PLATO misyonu çerçevesinde, gezegenlerin ev sahibi yıldızlarını daha iyi karakterize etmek istiyorsak bu özellikle önemlidir.” 24 teleskoptan oluşan bu gözlemevi, küçük gezegenleri keşfetmek ve karakterize etmek ve ev sahibi yıldızın özelliklerini iyileştirmek için 2026’da Lagrange noktası 2’ye (Dünya’dan 1,5 milyon kilometre uzaklıkta, Güneş’in karşısında) uçmalıdır.

Referans: “Güneşin iç dönüşü ve güneş Li ve He yüzey bolluklarıyla bağlantısı”, P. Eggenberger, G. Buldgen, SJAJ Salmon, A. Noels, N. Grevesse ve M. Asplund, 26 Mayıs 2022, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01677-0