Solen innehåller mer silver än tidigare trott

Liksom de flesta stjärnor består solen nästan uteslutande av väte och helium, och endast 1,5 procent av dess massa består av tyngre grundämnen som kol, järn eller silver. Men dessa spårämnen är oerhört viktiga, då de fungerar som ett kosmiskt fossil i Vintergatan.

– Eftersom solen är en av astronomins viktigaste referenspunkter är den nya kunskapen om dess sammansättning viktig för att vi ska förstå andra stjärnor, planeter och kosmiskt material, säger Sema Caliskan, som nyligen har disputerat och som ledde studien under sin tid som doktorand vid Institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet.

Vintergatans utveckling

Tunga grundämnen bildas i stjärnor och vid stjärnexplosioner och blir en del av nya generationer av stjärnor och planeter. Att kartlägga grundämnenas förekomst är nyckeln till att förstå Vintergatans kemiska utveckling.

För att bestämma silverhalten i solen analyserade forskarna solljuset med hjälp av spektroskopi. När atomer i solens atmosfär absorberar ljus ger de upphov till mörka absorptionsband vid specifika våglängder i spektrumet, så kallade spektrallinjer. Dessa linjer fungerar som fingeravtryck, där varje grundämne ger upphov till ett unikt mönster.

Fingeravtrycket jämförs med beräknade atmosfärsmodeller för att kvantifiera silverhalten i solen. Tidigare uppskattningar baserades på förenklade modeller. I denna nya studie har forskarna dock utvecklat en ny modell som förutsäger 55 procent mer silver än tidigare. De kombinerade en dynamisk modell av solens yttre lager med förbättrade atomfysikberäkningar för att fånga hur silveratomer interagerar med ljus och andra partiklar. Till skillnad från tidigare metoder inkluderar de nya beräkningarna icke-jämviktsfenomen, vilket innebär att ljuset påverkar samma silveratomer som skapar de mörka absorptionslinjerna.

Solsystemets saknade silver

– Med vår nya modell kunde vi tolka de spektrallinjer som används för att bestämma silverhalten i solen mer exakt, säger Sema Caliskan.

Det nya silvervärdet löser ett långvarigt problem med det saknade silvret i solsystemet. Hittills har silverhalten som uppmätts i solen varit betydligt lägre än den som konstaterats i kemiskt primitiva meteoriter, vilka båda bildades samtidigt ur samma gas- och stoftmoln för 4,6 miljarder år sedan. Det nya silvervärdet i solen stämmer nu mycket bättre överens med dessa meteoriter.

Metoden kan tillämpas på andra stjärnor

De nya resultaten förbättrar också förståelsen för hur silver och andra grundämnen bildas i stjärnor och vid stjärnexplosioner och senare införlivas i nya generationer av stjärnor och planeter. Samma metod kommer att kunna tillämpas på andra stjärnor.

– Genom att studera ljuset från stjärnor av olika typer och åldrar hoppas vi kunna förstå var silver bildas i universum och hur det har fördelats i Vintergatan över tid, säger Sema Caliskan.

Camilla Thulin