Ученые создали новаторскую методику, благодаря которой появилась возможность изучить внутренние области Солнца и определить, каким образом звезда аккумулирует энергию. Это открытие позволит углубить знания об эволюции и внутренней структуре нашей звезды.
Аналогично тому, как геофизики изучают внутреннее строение Земли, гелиосейсмологи исследуют Солнце, анализируя вибрации, возникающие в его недрах и порождающие колебания на его поверхности. Эти «акустические волны» фиксируются с помощью космических обсерваторий и наземных телескопов: анализ частот и амплитуд позволяет фактически изучить структуру звезды, определив ее температуру и плотность. Услышать, как именно «звучит» Солнце, можно на сайте NASA.
Используя разработанную ими гелиосейсмическую методику, международная группа ученых под руководством Гаэля Бюльдгена из Льежского университета (Бельгия) смоделировала с помощью компьютера внутреннее строение звезды, воссоздав такие параметры, как плотность, давление, распределение химических элементов и температуру. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Ключевым свойством вещества является непрозрачность солнечной плазмы, определяющей ее взаимодействие с излучением внутри звезды. Этот процесс оказывает влияние на передачу энергии от ядра к ее поверхности: чем выше степень непрозрачности, тем замедлен процесс вывода тепла. Точные данные об этой величине необходимы для расчета возраста звезд, прогнозирования их эволюции и определения внутреннего строения, поскольку любые отклонения от реальности оказывают непосредственное воздействие на существующие модели звездной структуры.
До недавнего времени, наряду с теоретическими расчетами, ученые пытались воспроизвести экстремальные условия, характерные для Солнца, в лабораторных условиях, например, на установке Z Machine в Сандийских национальных лабораториях (США). Тем не менее, полученные результаты значительно отличались от теоретических прогнозов. Благодаря гелиосейсмологии, которая позволяет получить более полную картину, охватывающую широкий диапазон температур и давления внутри звезды, авторы нового исследования смогли определить, в каких именно аспектах теория не соответствует фактическим данным.
Анализ продемонстрировал, что вблизи границы конвективной зоны – области, где вещество начинает интенсивно перемешиваться и образовывать потоки – степень непрозрачности солнечной плазмы оказывается на 10% больше, чем прогнозировали существующие модели. При этом, некоторые теоретические расчеты оказались завышены почти на 30-35%.
Это указывает на то, что явления, происходящие в солнечной плазме, значительно сложнее, чем предполагалось. В связи с этим, теоретические модели, описывающие эволюцию звезд, нуждаются в пересмотре и уточнении. Важно подчеркнуть, что данное открытие – не просто дополнение к нашему представлению о Солнце, а важный этап на пути к более глубокому пониманию подобных светящихся объектов во Вселенной.