حل لغز غامض حول الشمس

حلّ علماء التناقض الغامض بين نماذج الشمس وقياسات تكوينها، من خلال أخذ العوامل في الاعتبار، وكيف تباطأ دوران النجم بمرور الوقت.

وحسبما أفادت وكالة أنباء “ تاس” الروسية، أجرى الدراسة عالم الفيزياء الفلكية الدكتور باتريك إغنبرغر، من جامعة جنيف (UNIGE) وزملاؤه. 

وقال إغنبرغر: "الشمس هي النجم الذي يمكننا تمييزه بأفضل شكل، لذا فهي تشكل اختبارا أساسيا لفهمنا للفيزياء النجمية. لدينا قياسات وفرة لعناصرها الكيميائية، ولكن أيضا قياسات لبنيتها الداخلية، كما في حالة الأرض بفضل علم الزلازل".

ومن الناحية المثالية، ستطابق جميع قياسات العالم الحقيقي هذه خصائص الشمس كما تنبأت النماذج التي ابتكرها الفيزيائيون لشرح تطور النجم.

وتساعد هذه النماذج العلماء في التحقيق في أسئلة من كيفية حرق الشمس للهيدروجين في جوهرها إلى كيفية تحرك العناصر الكيميائية حول النجم.

وحتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، صمد النموذج الشمسي القياسي جيدا - حتى نشر فريق دولي قياسات منقحة للوفرة الكيميائية على سطح الشمس تصادمت مع تلك التي تنبأ بها النموذج.

ومنذ ذلك الحين، نجت قيم الوفرة الجديدة المقترحة من عمليات التحقق المختلفة، ما يشير إلى أن المشكلة يجب أن تكمن في النموذج الشمسي نفسه.

وقال معد الورقة وعالم الفلك غايل بولدجن، وهو أيضا من UNIGE: "يعتبر النموذج الشمسي القياسي الذي استخدمناه حتى الآن نجمنا بطريقة مبسطة للغاية".

وأوضح أن هذا التبسيط المفرط ينطبق على كل من كيفية انتقال العناصر الكيميائية داخل أعمق طبقات الشمس، ولكن أيضا على كيفية دوران الشمس وطبيعة المجالات المغناطيسية الداخلية التي تولدها.

وتم اقتراح نماذج جديدة مختلفة على مدى العقدين الماضيين والتي سعت جاهدة لشرح قياسات الوفرة الكيميائية الجديدة.

ومع ذلك، حتى الآن، لم يتمكن أي منها من إعادة إنتاج البيانات التي تم الحصول عليها من ما يسمى بعلم الشمس - وهو الاسم الذي يطلق على تحليل تذبذبات الشمس - على وجه التحديد فيما يتعلق بوفرة الهيليوم في طبقات الحمل الخارجية للشمس.

ونجح النموذج الجديد في التوفيق بين هذه الاختلافات من خلال النظر في كل من تطور دوران الشمس - الذي يعتقدون أنه كان أسرع على الأرجح في الماضي - وكذلك عدم الاستقرار المغناطيسي الناتج عن مثل هذه الاختلافات.

وافترض الفريق في نموذجهم أن الشمس كانت تدور في البداية أسرع بخمس مرات من معدل دوران خط الاستواء الحالي.

ووفقا للفريق، فإن نموذجهم الجديد لا يتنبأ فقط بدقة بتركيزات الهيليوم في الغلاف الشمسي، ولكن أيضا يتنبأ بتركيزات الليثيوم، وهو عنصر آخر أثبتت وفرته المقاسة على سطح الشمس سابقا صعوبة في مطابقة النماذج.

وأوضح معد الورقة وعالم الفلك في جامعة UNIGE الدكتور سيباستيان سالمون: "بفضل علم الشمس، نعرف على بعد 500 كيلومتر [311 ميلا] في أي منطقة تبدأ الحركات الحملية للمادة، على بعد 199500 كيلومتر تحت سطح الشمس. ومع ذلك، فإن النماذج النظرية للشمس تتنبأ بعمق يبلغ 10000 كيلومتر!. وبفضل النموذج الجديد، قمنا بإلقاء الضوء على العمليات الفيزيائية التي يمكن أن تساعدنا في حل هذا الاختلاف الحاسم".

وسيكون للنتائج أيضا تأثير على فهمنا لجميع النجوم الأخرى الشبيهة بالشمس التي درسناها حتى الآن - حيث استخلص علماء الفيزياء منذ فترة طويلة استنتاجات حول خصائصها وسلوكها بناء على الطريقة التي اعتقدنا بها أن الشمس تتصرف.