Illustration der Konvektion im sonnenähnlichen Stern. Bildnachweis: NASA / CXC / M.Weiss. klicken um zu vergrößern
Die Untersuchung des Chandra X-ray Observatory der NASA unter sonnenähnlichen Sternen in der Nähe zeigt, dass sich in der Sonne und im lokalen Universum fast dreimal mehr Neon befindet als bisher angenommen. Wenn dies zutrifft, würde dies ein kritisches Problem beim Verstehen der Funktionsweise der Sonne lösen.
"Wir verwenden die Sonne, um zu testen, wie gut wir Sterne und bis zu einem gewissen Grad den Rest des Universums verstehen", sagte Jeremy Drake vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge, Massachusetts. Wir müssen genau wissen, woraus es besteht “, fügte er hinzu.
Es ist nicht bekannt, wie viel Neon die Sonne enthält. Dies ist eine wichtige Information für die Erstellung theoretischer Modelle der Sonne. Neonatome spielen neben Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff eine wichtige Rolle dabei, wie schnell Energie von Kernreaktionen im Sonnenkern zum Rand fließt und dort in den Weltraum strahlt.
Die Geschwindigkeit dieses Energieflusses bestimmt den Ort und die Größe einer entscheidenden Sternregion, die als Konvektionszone bezeichnet wird. Die Zone erstreckt sich von nahe der Sonnenoberfläche nach innen ungefähr 125.000 Meilen. In der Zone erfährt das Gas eine rollende, konvektive Bewegung, ähnlich wie die instabile Luft in einem Gewitter.
"Dieses turbulente Gas hat eine äußerst wichtige Aufgabe, da fast die gesamte an der Sonnenoberfläche emittierte Energie durch Konvektion dorthin transportiert wird", sagte Drake.
Die akzeptierte Menge an Neon in der Sonne hat zu einem Paradoxon geführt. Der vorhergesagte Ort und die Größe der Sonnenkonvektionszone stimmen nicht mit denen überein, die aus Sonnenschwingungen abgeleitet wurden. Sonnenschwingungen sind eine Technik, auf die sich Astronomen bisher verlassen haben, um das Innere der Sonne zu untersuchen. Mehrere Wissenschaftler haben festgestellt, dass das Problem behoben werden könnte, wenn die Neonhäufigkeit tatsächlich etwa dreimal so groß ist wie derzeit angenommen.
Versuche, die genaue Menge an Neon in der Sonne zu messen, wurden durch eine Eigenart der Natur vereitelt; Neonatome geben im sichtbaren Licht keine Signaturen ab. In einem auf Millionen von Grad erhitzten Gas leuchtet Neon jedoch in Röntgenstrahlen hell. Sterne wie die Sonne sind mit diesem überhitzten Gas bedeckt, das bei Sonnenfinsternissen von der weißen Korona um sie herum verraten wird. Beobachtungen der Sonnenkorona sind jedoch sehr schwer zu analysieren.
Um den Neongehalt zu untersuchen, beobachteten Drake und seine Kollegin Paola Testa vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts, 21 sonnenähnliche Sterne in einer Entfernung von 400 Lichtjahren von der Erde. Diese lokalen Sterne und die Sonne sollten im Vergleich zu Sauerstoff ungefähr die gleiche Menge Neon enthalten.
Es wurde jedoch festgestellt, dass diese nahen Sternverwandten im Durchschnitt fast dreimal mehr Neon enthalten, als für die Sonne angenommen wird. "Entweder ist die Sonne ein Freak in ihrer herausragenden Nachbarschaft, oder sie enthält viel mehr Neon als wir denken", sagte Testa.
Diese Chandra-Ergebnisse versicherten den Astronomen, dass die detaillierte physikalische Theorie hinter dem Sonnenmodell sicher ist. Wissenschaftler verwenden das Modell der Sonne als Grundlage für das Verständnis der Struktur und Entwicklung anderer Sterne sowie vieler anderer Bereiche der Astrophysik.
"Wenn die von Drake und Testa gemessene höhere Neonhäufigkeit richtig ist, dann ist dies ein gleichzeitiger Triumph für Chandra und für die Theorie, wie Sterne leuchten", sagte John Bahcall vom Institute for Advanced Study in Princeton, NJ, Bahcall, ein Experte für das Feld, das nicht an der Chandra-Studie beteiligt war. Drake ist Hauptautor der Studie, die in der dieswöchigen Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das Science Mission Directorate der Agentur. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
