Разрешен "Парадокс солнца"

Обзор близких солнцеподобных звезд, составленный на основе данных, полученных с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" (Chandra), позволил сделать вывод о том, что в Солнце и вообще в нашей локальной части Вселенной содержится почти в три раза больше неона, чем считалось ранее. Если этот результат (данные опубликованы в журнале Nature) будет подтвержден, то можно будет говорить о разрешении критически важной проблемы, связанной с моделированием работы солнечного "реактора".

Анализ видеороликов, на которых с высоким разрешением запечатлена солнечная поверхность, позволил раскрыть 127-летнюю тайну происхождения хромосферных спикул - струй вещества характерной "шипастой" остроугольной формы, постоянно извергаемых нашим светилом со скоростью 20-30 километров в секунду.

"Мы обращаемся к Солнцу тогда, когда нужно проверить, насколько хорошо мы понимаем устройство звезд и - до некоторой степени - других объектов Вселенной, - поясняет Джереми Дрейк (Jeremy Drake) из американского Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - CfA, Кембридж, штат Массачусетс), - Но чтобы понимать, как работает Солнце, мы должны точно знать, из каких элементов оно состоит".

Как ни странно, правильного ответа на вопрос о том, сколько неона (Ne, атомный номер 10) содержится в Солнце, до сих пор не было. А знать это совершенно необходимо для того, чтобы создавать правдоподобные теоретические модели работы звездной "термоядерной печки". Атомы неона наряду с углеродом, кислородом и азотом играют важную роль в процессах переноса энергии, высвобождаемой за счет термоядерных реакций в ядре светила, к его поверхности, откуда она в виде излучения изливается в окружающий космос.

Интенсивность этого энергетического потока определяется расположением и размерами внутренней области звезды, получившей название конвективной зоны. Считается, что конвективная зона солнцеподобных звезд начинается около их поверхностных слоев и простирается до глубины в 20-30% радиуса (у Солнца это приблизительно 125 тысяч миль или 200 тысяч километров). Это зона частично ионизованных водорода и гелия, находящихся в состоянии непрерывной ротации. Перенос теплоты в конвективной зоне значительно эффективнее, чем в устойчивых слоях, поэтому градиент температуры в конвективной зоне мал (отсюда и ее столь большая толщина). Этот турбулентный газ выполняет чрезвычайно важную работу, потому что почти вся энергия, испускаемая поверхностью Солнца, доставляется туда за счет конвективных процессов.

Внизу, в основании конвективной зоны, образуются очень крупные ячейки с поперечником в половину радиуса светила (350 тысяч километров), в следующем слое размер ячеек меньше, и т.д., пока, наконец, в верхнем слое их размер не составит "всего" несколько сотен километров. На поверхности Солнца хорошо видны границы всех этих ячеек - при этом мелкие дают так называемые гранулы, средние - уже супергранулы - то есть хромосферную сетку, а самые крупные - гигантские структуры. При наличии сильного магнитного поля конвекция в верхнем или среднем слое останавливается, поток теплоты уменьшается, и на поверхности звезды появляются характерные темные пятна.

Попытки получить точную оценку количества неона на Солнце с помощью спектрального анализа проваливались из-за некой причуды природы: атомы солнечного неона, разогретые до миллионов градусов, не дают никаких линий в оптическом диапазоне. Не очень-то помогает и их яркое сияние в рентгене - во всяком случае, анализ излучения перегретого газа солнечной короны в ходе затмений Солнца вызывает большие сложности.

Чтобы выяснить, сколько неона содержится в похожих на Солнце звездах, Дрейк и его коллега Паола Теста (Paola Testa) из Массачусетского технологического института (MIT, Кембридж) провели наблюдения 21 солнцеподобной звезды, что находятся в пределах 400 световых лет от Земли. Эти достаточно близкие к нам звезды и наше Солнце в принципе должны обладать примерно одинаковым соотношением количества неона и кислорода (их пики можно увидеть на графике справа внизу картинки).

Выяснилось, что для всей нашей дружной "звездной семейки" характерно в среднем почти трехкратное превышение концентрации неона по сравнению с тем, что было принято для Солнца. Получается, что либо Солнце - это редкий уникум и резко отличается от всех своих ближайших "товарок", либо оно все-таки содержит намного больше неона, чем думали раньше. Разумеется, астрофизики склоняются к последнему варианту.

Читайте также:
Очередная вспышка на Солнце вызвала изумление астрономов
Ледниковые периоды, возможно, связаны с прохождением Солнечной системы через звездные облака

Портал ISRAland - израильские новости

Разрешен "Парадокс солнца"