Come la maggior parte delle stelle, il Sole è costituito quasi interamente da idrogeno ed elio, mentre solo l’1,5 per cento della sua massa è composta da elementi più pesanti come il carbonio, il ferro o l’argento. Questi elementi – sebbene presenti in tracce – sono estremamente rilevanti perché costituiscono una sorta di archivio fossile del cosmo. Secondo un nuovo studio dell’Università di Uppsala, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, il Sole contiene il 55 per cento in più di argento di quanto si pensava.
Le lunghezze d’onda ottiche (quelle che vedono i nostri occhi) sondano gli strati più profondi dell’atmosfera del Sole, e l’analisi effettuata in questo studio si basa su questi strati. Crediti: NASA/GSFC/Solar Dynamics Observatory
Gli elementi pesanti si formano nelle stelle, grazie alle reazioni di fusione nucleare, e durante le esplosioni stellari, che li diffondono nell’ambiente rendendoli disponibili come costituenti chimici delle nuove generazioni di stelle e pianeti. Mappare l’abbondanza di questi elementi è fondamentale per comprendere l’evoluzione chimica della Via Lattea.
Per determinare la quantità di argento presente nel Sole, i ricercatori hanno analizzato la luce solare mediante spettroscopia. Quando gli atomi nell’atmosfera solare assorbono la luce, producono righe di assorbimento scure a specifiche lunghezze d’onda nello spettro, note come righe spettrali. Queste righe fungono da impronte digitali, e ogni elemento lascia la propria impronta caratteristica.
L’impronta digitale viene confrontata con quella ottenuta da modelli atmosferici calcolati per quantificare l’abbondanza di argento nel Sole. Le stime precedenti si basavano su modelli semplificati. Tuttavia, in questo nuovo studio i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello che prevede il 55 per cento in più di argento rispetto a prima. Hanno combinato un modello dinamico degli strati esterni del Sole con calcoli di fisica atomica migliorati, per cogliere il modo in cui gli atomi di argento interagiscono con la luce e altre particelle. A differenza dei metodi precedenti, i nuovi calcoli includono gli effetti di non equilibrio, il che significa che la luce influenza gli stessi atomi d’argento che generano le righe di assorbimento.
Lo spettro solare. In bianco, le due righe dell’argento più intense, situate nell’ultravioletto, invisibile all’occhio umano. Crediti: Anish Amarsi/Uppsala University
«Con il nostro nuovo modello, siamo riusciti a interpretare con maggiore precisione le righe spettrali utilizzate per determinare l’abbondanza di argento nel Sole», afferma Sema Caliskan, alla guida dello studio, che ha iniziato i suoi studi di dottorato lavorando sulla struttura degli atomi e, in seguito, ha applicato le sue competenze a problemi di astrofisica stellare.
Il nuovo valore dell’argento risolve un annoso problema legato all’argento mancante nel Sistema solare. Fino ad ora, infatti, l’abbondanza di argento misurata nel Sole era significativamente inferiore a quella riscontrata nelle meteoriti chimicamente primitive, formate nello stesso periodo dalla stessa nube di gas e polvere 4,6 miliardi di anni fa. Il nuovo valore è molto più in linea con quello di queste meteoriti.
I risultati migliorano inoltre la nostra comprensione di come l’argento e altri elementi vengano prodotti nelle stelle e nelle esplosioni stellari e, successivamente, incorporati nelle nuove generazioni di stelle e pianeti. Lo stesso metodo verrà ora applicato ad altre stelle.
«Studiando la luce di stelle di diversi tipi ed età, speriamo di comprendere dove si forma l’argento nell’universo e come si sia distribuito nella Via Lattea nel corso del tempo», conclude Caliskan.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy and Astrophysics l’articolo “Ag I model atom and the 3D non-LTE solar silver abundance” di S. Caliskan, A. M. Amarsi, P. Jönsson, N. Grevesse and B. K. Sahoo