Illustratie van convectie in zon-achtige ster. Afbeelding tegoed: NASA / CXC / M.Weiss. Klik om te vergroten
NASA's Chandra X-ray Observatory-onderzoek van nabijgelegen zonachtige sterren suggereert dat er bijna drie keer meer neon in de zon en het lokale universum is dan eerder werd aangenomen. Als dit waar is, zou dit een kritiek probleem oplossen om te begrijpen hoe de zon werkt.
"We gebruiken de zon om te testen hoe goed we sterren en, tot op zekere hoogte, de rest van het universum begrijpen", zegt Jeremy Drake van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. "Maar om de zon te begrijpen, we moeten precies weten waar het van gemaakt is, 'voegde hij eraan toe.
Hoeveel neon de zon bevat, is niet goed bekend. Dit is cruciale informatie voor het maken van theoretische modellen van de zon. Neonatomen spelen, samen met koolstof, zuurstof en stikstof, een belangrijke rol in hoe snel energie van kernreacties in de kern van de zon naar de rand stroomt, waar het vervolgens de ruimte in straalt.
De snelheid van deze energiestroom bepaalt de locatie en grootte van een cruciaal stellair gebied dat de convectiezone wordt genoemd. De zone strekt zich uit van dichtbij het oppervlak van de zon naar binnen ongeveer 125.000 mijl. De zone is waar het gas een rollende, convectiebeweging ondergaat, net zoals de onstabiele lucht in een onweersbui.
"Dit turbulente gas heeft een uiterst belangrijke taak, omdat bijna alle energie die aan het oppervlak van de zon wordt uitgestraald, daar door convectie wordt getransporteerd", aldus Drake.
De geaccepteerde hoeveelheid neon in de zon heeft tot een paradox geleid. De voorspelde locatie en grootte van de zonneconvectiezone zijn het niet eens met die afgeleid van zonnetrillingen. Zonnetrillingen zijn een techniek waarop astronomen eerder vertrouwden om het binnenste van de zon te onderzoeken. Verschillende wetenschappers hebben opgemerkt dat het probleem kan worden opgelost als de overvloed aan neon in feite ongeveer drie keer zo groot is als momenteel wordt aangenomen.
Pogingen om de precieze hoeveelheid neon in de zon te meten, werden gefrustreerd door een eigenaardigheid van de natuur; neonatomen geven bij zichtbaar licht geen signatuur af. Echter, in een gas dat tot miljoenen graden wordt verwarmd, schijnt neon helder in röntgenstralen. Sterren zoals de zon zijn bedekt met dit oververhitte gas dat wordt verraden door de witte corona eromheen tijdens zonsverduisteringen. Waarnemingen van de corona van de zon zijn echter erg moeilijk te analyseren.
Om de neoninhoud te onderzoeken, observeerden Drake en zijn collega Paola Testa van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts, 21 zonachtige sterren binnen een afstand van 400 lichtjaar van de aarde. Deze lokale sterren en de zon zouden ongeveer evenveel neon moeten bevatten als zuurstof.
Deze nauwe stellaire verwanten bleken echter gemiddeld bijna driemaal meer neon te bevatten dan voor de zon wordt aangenomen. "Ofwel is de zon een freak in zijn stellaire buurt, of bevat hij veel meer neon dan we denken," zei Testa.
Deze resultaten van Chandra stelden astronomen gerust dat de gedetailleerde fysische theorie achter het zonnemodel veilig is. Wetenschappers gebruiken het model van de zon als basis voor het begrijpen van de structuur en evolutie van andere sterren, evenals vele andere gebieden van astrofysica.
"Als de hogere neon-overvloed gemeten door Drake en Testa juist is, dan is het een gelijktijdige overwinning voor Chandra en voor de theorie van hoe sterren schijnen", zegt John Bahcall van het Institute for Advanced Study, Princeton, NJ Bahcall is een expert in het veld dat niet betrokken was bij de Chandra-studie. Drake is de hoofdauteur van het onderzoek dat deze week is gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma voor de Science Mission Directorate van het agentschap. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
