El Sol es de neón

 

Un equipo internacional de astrónomos ha logrado resolver la ‘crisis de la abundancia solar’, un enigma surgido hace una década y que hasta ahora no tenía una explicación convincente. El enigma era la contradicción entre la composición química del Sol determinada con los métodos empleados hasta ahora y el resultado indicado por una técnica más innovadora y precisa para cartografiar la estructura interna de nuestra estrella.

La investigación la ha liderado el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Alemania y cuenta con la participación de Aldo Serenelli, investigador del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE) dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España.

Los autores del nuevo estudio revisaron los modelos en los que se basan las estimaciones de la composición química del Sol. La investigación ha obtenido resultados actualizados sobre la cantidad de elementos químicos que contiene nuestra estrella: el Sol está formado por más oxígeno, silicio y neón del que se pensaba hasta ahora.

El método contrastado y utilizado hasta ahora para determinar la composición química del Sol –o de cualquier otra estrella– es el análisis espectral, es decir, la descomposición de la luz en distintas longitudes de onda. La profundidad de las líneas presentes en el espectro de una estrella se relaciona con su temperatura y su composición química. La afirmación de que las estrellas como la nuestra se componen principalmente de hidrógeno y de helio, además de pequeñas cantidades de elementos químicos más pesados, se basa en este principio.

En el nuevo estudio se han utilizado nuevos métodos que muestran que la relación entre la abundancia de estos elementos químicos tan relevantes y la intensidad de las líneas espectrales correspondientes es significativamente distinta a lo que habían afirmado los autores de investigaciones anteriores. Como consecuencia, las abundancias químicas que se derivan del espectro solar observado son algo distintas de las establecidas en análisis anteriores.

«Descubrimos que, según nuestro análisis, el Sol contiene un 26% más de elementos más pesados ​​que el helio (metales) de lo que se había deducido en estudios anteriores», explica Ekaterina Magg, primera autora del artículo y estudiante de doctorado en el MPIA. «El valor de la abundancia de oxígeno ha resultado ser casi un 15% mayor que en estudios anteriores», afirma Magg. Los nuevos valores, sin embargo, concuerdan bien con la composición química de los meteoritos primitivos (condritas CI) que, según se cree, representan la composición química del sistema solar primitivo.

La técnica del análisis espectral ha sido la base del avance en la comprensión de la evolución química del universo, así como de la estructura física y la evolución de las estrellas y de los exoplanetas a lo largo de un siglo. El modelo estándar actual de la evolución del Sol se calibra utilizando un conjunto de medidas de la composición química de la atmósfera solar publicado en 2009. Sin embargo, una reconstrucción de la estructura interna del Sol basada en este modelo estándar contradice a otro conjunto de medidas obtenidas a partir de datos heliosísmicos de alta precisión. Esta discrepancia dio lugar a la llamada ‘crisis de la abundancia solar’.

Ahora, utilizando los valores de la abundancia solar de la investigación recientemente publicada, la discrepancia entre los resultados de estos modelos y las medidas heliosísmicas desaparece.

Aldo Serenelli comenta: «Los resultados de este trabajo vuelven a colocar el Sol como referencia fundamental en estudios de física estelar. Esto tiene una importancia central para diversas áreas de la astrofísica y, en especial, para la caracterización detallada de la estructura interna de otras estrellas, objetivo fundamental de la misión PLATO de la Agencia Espacial Europea (ESA)».

Los nuevos métodos empleados prometen estimaciones considerablemente más exactas de las composiciones químicas de las estrellas en general. En un momento en que estudios a gran escala, presentes y en desarrollo, están proporcionando espectros de alta calidad para un número cada vez mayor de estrellas, este avance pone los futuros análisis de la química estelar sobre una base más firme que nunca antes, con las correspondientes ventajas para la reconstrucción de la evolución química de nuestro cosmos.

El nuevo estudio se titula «Observational constraints on the origin of the elements. IV: The standard composition of the Sun». Y se ha publicado en la revista académica Astronomy & Astrophysics. (Fuente: IEEC / ICE / CSIC / MPIA)

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