Rotația internă a Soarelui și secretele sale. Cum au rezolvat astronomii o parte din „problema solară”?

O echipă internațională de astronomi a reușit să dezvolte un model care să rezolve o parte din „problema solară”.

Un nou set de date de la începutul anilor 2000 a indicat o scădere în abundențele chimice de la suprafața Soarelui, contrazicând nivelurile prevăzute de modelele standard folosite de astrofizicieni. Contestate în mod frecvent, aceste noi abundențe au reușit să treacă prin multiple analize noi.

Întrucât păreau să se dovedească corecte, a fost deci de datoria modelelor solare să se adapteze, mai ales că acestea servesc drept referință pentru studiul stelelor în general. O echipă de astronomi de la UNIGE, în colaborare cu Universitatea din Liège, a dezvoltat un nou model teoretic care rezolvă o parte din problemă.

Luând în considerare rotația Soarelui, care a variat de-a lungul timpului, și câmpurile magnetice pe care le generează, ei au reușit să explice structura chimică a Soarelui. Rezultatele acestui studiu sunt publicate în revista Nature Astronomy.

Soarele, steaua pe care o putem caracteriza cel mai bine

„Soarele este steaua pe care o putem caracteriza cel mai bine, astfel că ea constituie un test fundamental pentru înțelegerea noastră în ceea ce privește fizica stelară. Dispunem de măsurători ale abundenței elementelor sale chimice, dar și de măsurători ale structurii sale interne, ca în cazul Pământului, datorită seismologiei”, explică Patrick Eggenberger, cercetător la Departamentul de astronomie al Universității din Geneva, Elveția (UNIGE) și primul autor al studiului.

Aceste observații ar trebui să se încadreze în rezultatele prevăzute de modelele teoretice care vizează explicarea evoluției Soarelui. Cum își arde Soarele hidrogenul din miez? Cum se produce energia acolo și cum este transportată apoi spre suprafață? Cum se deplasează elementele chimice în interiorul Soarelui, influențate atât de rotație, cât și de câmpurile magnetice?

„Modelul solar standard folosit până acum considera steaua noastră într-o manieră foarte simplificată, pe de o parte în ceea ce privește transportul elementelor chimice în straturile cele mai profunde, pe de altă parte pentru rotație și câmpurile magnetice interne care au fost complet neglijate până acum”, explică Gaël Buldgen, cercetător la Departamentul de astronomie al UNIGE și co-autor al studiului.

Rolul cheie al rotației și al câmpurilor magnetice

Cu toate acestea, totul a funcționat bine până la începutul anilor 2000, când o echipă științifică internațională a revizuit drastic abundențele solare datorită unei analize îmbunătățite. Din acel moment, niciun model nu a mai putut reproduce datele obținute prin heliosismologie (analiza oscilațiilor Soarelui), în special abundența de heliu din învelișul solar.

Noul model solar dezvoltat de echipa UNIGE include nu numai evoluția rotației, care a fost probabil mai rapidă în trecut, ci și instabilitățile magnetice pe care aceasta le creează. „Trebuie neapărat să luăm în considerare simultan efectele rotației și ale câmpurilor magnetice asupra transportului de elemente chimice în modelele noastre stelare. Este important pentru Soare, ca și pentru fizica stelară în general, și are un impact direct asupra evoluției chimice a Universului, având în vedere că elementele chimice esențiale pentru viața pe Pământ sunt gătite în miezul stelelor”, spune Patrick Eggenberger.

Noul model nu numai că prezice corect concentrația de heliu în straturile exterioare ale Soarelui, dar o reflectă și pe cea a litiului, care a rezistat până acum modelării. „Abundența de heliu este corect reprodusă de noul model deoarece rotația internă a Soarelui impusă de câmpurile magnetice generează un amestec turbulent care împiedică acest element să cadă prea repede spre centrul stelei. Simultan, abundența de litiu observată la suprafața solară este de asemenea reprodusă deoarece același amestec îl transportă spre regiunile fierbinți unde este distrus”, explică Patrick Eggenberger

Un impact direct asupra evoluției chimice a Universului

Cu toate acestea, noul model nu rezolvă toate provocările ridicate de helioseismologie. „Datorită helioseismologiei, știm pe o rază de 500 km în ce regiune încep mișcările convective ale materiei, la 199.500 km sub suprafața Soarelui. Cu toate acestea, modelele teoretice ale Soarelui prevăd un decalaj de adâncime de 10.000 km!”, explică Sébastien Salmon, cercetător la UNIGE și co-autor al lucrării, potrivit SciTechDaily.

Dacă problema există în continuare cu noul model, acesta deschide o nouă ușă de înțelegere. „Datorită noului model, facem lumină asupra proceselor fizice care ne pot ajuta să rezolvăm această diferență critică.”

„Va trebui să revizuim masele, razele și vârstele obținute pentru stelele de tip solar pe care le-am studiat până acum”, spune Gaël Buldgen, detaliind pașii următori. Prin urmare, dacă modelele de analiză a Soarelui sunt modificate, această actualizare trebuie să fie efectuată și pentru alte stele similare cu a noastră.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Soarele, văzut ca niciodată până acum. Steaua noastră își dezvăluie, în sfârșit, polii

Soarele îi uimește pe oamenii de știință. Ce se întâmplă cu steaua noastră?

Megaracheta SLS de la NASA, văzută la răsăritul soarelui și de la bordul stației spațiale

O stea ar putea explica de ce Soarele nu a avut pete solare timp de 70 de ani