من مكونات الشمس الاساسية ..عنصري النيتورجين و الكربون

مجلة رونق - عد عقدين من النقاش ، يقترب العلماء من معرفة بالضبط ما تتكون منه الشمس - وبالتالي الكون كله.

تتكون الشمس في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. هناك أيضًا عناصر أثقل مثل الأكسجين والكربون ، لكن مقدارها مثير للجدل. تشير الملاحظات الجديدة للجزيئات دون الذرية الشبحية المعروفة باسم النيوترينوات إلى أن الشمس لديها مخزون وافر من "المعادن" ، وهو المصطلح الذي يستخدمه علماء الفلك لجميع العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم ، حسبما أفاد الباحثون في 31 مايو على موقع arXiv.org.

تقول ليفيا لودوفا ، عالمة الفيزياء في مركز الأبحاث يوليش في ألمانيا ، إن النتائج "متوافقة تمامًا مع [أ] معدنية عالية" للشمس.

تعتبر العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم ضرورية لإنشاء كواكب من الحديد الصخري مثل الأرض والحفاظ على أشكال الحياة مثل البشر. إلى حد بعيد ، فإن أكثر هذه العناصر وفرة في الكون هو الأكسجين ، يليه الكربون والنيون والنيتروجين.

لكن علماء الفلك لا يعرفون بالضبط مقدار هذه العناصر الموجودة بالنسبة للهيدروجين ، وهو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون. ذلك لأن علماء الفلك يستخدمون الشمس عادة كنقطة مرجعية لقياس وفرة العناصر في النجوم والمجرات الأخرى ، وهناك طريقتان تدلان على تركيبات كيميائية مختلفة جدًا لنجمنا.

تستغل إحدى التقنيات الاهتزازات داخل الشمس لاستنتاج بنيتها الداخلية وتفضل المحتوى المعدني العالي. تحدد التقنية الثانية تكوين الشمس من خلال كيفية امتصاص الذرات الموجودة على سطحها لأطوال موجية معينة من الضوء. قبل عقدين من الزمن ، اقترح استخدام هذه التقنية الثانية أن مستويات الأكسجين والكربون والنيون والنيتروجين في الشمس كانت أقل بنسبة 26 إلى 42 في المائة من تحديد سابق تم العثور عليه ، مما أدى إلى الصراع الحالي.

ظهرت الآن تقنية أخرى يمكنها أن تحدد الجدل الطويل الأمد: استخدام النيوترينوات الشمسية.

تنشأ هذه الجسيمات من التفاعلات النووية في لب الشمس والتي تحول الهيدروجين إلى هيليوم. يأتي حوالي 1 في المائة من طاقة الشمس من التفاعلات التي تتضمن الكربون والنيتروجين والأكسجين ، والتي تحول الهيدروجين إلى هيليوم ولكنها لا تُستهلك في هذه العملية. لذا كلما زاد الكربون والنيتروجين والأكسجين الموجود في الشمس بالفعل ، زاد عدد النيوترينوات التي يجب أن تنبعث منها دورة CNO.

في عام 2020 ، أعلن العلماء أن Borexino ، وهو كاشف تحت الأرض في إيطاليا ، قد اكتشف نيوترينوات CNO هذه (SN: 6/24/20). الآن ، سجلت لودهوفا وزملاؤها عددًا كافيًا من النيوترينوات لحساب أن ذرات الكربون والنيتروجين معًا تبلغ حوالي 0.06 في المائة مثل وفرة ذرات الهيدروجين في الشمس - وهو أول استخدام للنيوترينوات لتحديد بنية الشمس.

وعلى الرغم من أن هذا الرقم يبدو صغيراً ، إلا أنه أعلى من الرقم الذي يفضله علماء الفلك الذين يدعمون الشمس ذات المعدن العالي. وهو أكبر بنسبة 70 في المائة من الرقم الذي يجب أن تمتلكه الشمس منخفضة المعدن.

يقول مارك بينسونولت ، عالم الفلك في جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس ، والذي دافع منذ فترة طويلة عن الشمس عالية المعدن: "هذه نتيجة رائعة". "لقد تمكنوا من إثبات بقوة أن الحل الحالي منخفض المعادن غير متوافق مع البيانات."

ومع ذلك ، بسبب عدم اليقين في كل من أرقام النيوترينو المرصودة والمتوقعة ، لا يستطيع Borexino استبعاد الشمس منخفضة المعدن تمامًا ، كما تقول Ludhova.

يقول جايل بولدجن ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة جنيف في سويسرا ، الذي يفضل الشمس منخفضة المعدن ، إن العمل الجديد "تحسن كبير". لكن الأعداد المتوقعة من نيوترينوات CNO تأتي من نماذج الشمس التي ينتقدها باعتبارها مبسطة للغاية. تتجاهل هذه النماذج دوران الشمس ، مما قد يؤدي إلى اختلاط العناصر الكيميائية على مدار حياتها وتغيير كمية الكربون والنيتروجين والأكسجين بالقرب من مركز الشمس ، وبالتالي تغيير العدد المتوقع لنيوترينوات CNO ، كما يقول بولدجن.

تقول لودهوفا إن هناك حاجة إلى ملاحظات إضافية للنيوترينو من أجل الحكم النهائي. تم إغلاق Borexino في عام 2021 ، لكن التجارب المستقبلية يمكن أن تملأ الفراغ.

الرهانات عالية. يقول بينسونولت: "نحن نتجادل بشأن مكونات الكون ، لأن الشمس هي المعيار لجميع دراساتنا".

لذا ، إذا كانت الشمس تحتوي على كمية من الكربون والنيتروجين والأكسجين أكثر بكثير مما يُعتقد حاليًا ، فإن الكون كله كذلك. وهذا يغير فهمنا لكيفية صنع العناصر الكيميائية. يقول بينسونولت: "إنه يغير فهمنا لكيفية تطور النجوم وكيف تعيش وتموت". ويضيف ، إنه تذكير بأنه حتى النجم الأكثر دراسة - شمسنا - لا يزال لديه أسرار.