Wie jeder Stern in seiner Blüte besteht die Sonne hauptsächlich aus Wasserstoffatomen, die zwei mal zwei zu Helium verschmelzen und dabei immense Energie freisetzen. Aber es ist die winzige Konzentration schwerer Elemente in der Sonne, die Astronomen Metalle nennen, die ihr Schicksal steuert. „Selbst ein sehr kleiner Teil der Metalle reicht aus, um das Verhalten eines Sterns vollständig zu verändern“, erklärte Sunny Vagnozzi, Physikerin an der Universität Stockholm in Schweden, die die „Metallizität“ der Sonne untersucht., Je metallischer ein Stern ist, desto undurchsichtiger ist er (da Metalle Strahlung absorbieren) und wie undurchsichtig er wiederum ist, hängt von seiner Größe, Temperatur, Helligkeit, Lebensdauer und anderen Schlüsseleigenschaften ab. „Metallizität sagt dir im Grunde auch, wie der Stern sterben wird“, sagte Vagnozzi.
Aber die Metallizität der Sonne, abgesehen davon, dass sie ihre eigene Geschichte enthüllt, dient auch als eine Art Maßstab für die Kalibrierung von Messungen der Metallizität aller anderen Sterne und damit des Alters, der Temperaturen und anderer Eigenschaften von Sternen, Galaxien und allem anderen., „Wenn wir den Sonnenmaßstab ändern, bedeutet dies automatisch, dass sich unser Verständnis des Kosmos ändern muss“, sagte Martin Asplund, Astrophysiker an der Australian National University. „Daher ist es äußerst wichtig, die chemische Zusammensetzung der Sonne genau zu kennen.“
Doch immer genauere Messungen der Metallizität der Sonne haben mehr Fragen aufgeworfen, als sie beantwortet haben., Die Unfähigkeit der Astronomen, das Rätsel zu lösen, das als solare Metallizität, solare Fülle, solare Zusammensetzung oder solares Modellierungsproblem bekannt ist, deutet darauf hin, dass mit ihrem Verständnis der Sonne und damit aller Sterne „etwas grundlegend falsch“ sein könnte, sagte Vagnozzi. „Das wäre riesig.“
Vor zwanzig Jahren dachten Astronomen, sie hätten die Sonne sortiert. Direkte und indirekte Wege, seine Metallizität abzuleiten, haben beide die Sonne als ungefähr gemessen 1.,8 prozent Metall — eine glückliche Konvergenz, die sie glauben ließ, dass sie nicht nur die Länge ihres Sonnenmessstabs verstanden haben, sondern auch, wie die Sonne funktioniert. In den 2000er Jahren deuteten jedoch immer präzisere spektroskopische Messungen des Sonnenlichts — eine direkte Sonde der Sonnenzusammensetzung, da jedes Element verräterische Absorptionslinien im Spektrum erzeugt — auf eine weitaus geringere Metallizität von nur 1.3 Prozent hin., Unterdessen sagte Helioseismology, der konkurrierende, indirekte Ansatz zur Ableitung von Metallizität basierend auf der Art und Weise, wie sich Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen durch das Innere der Sonne ausbreiten, immer noch 1,8 Prozent.
Aber wenn die Theorie der Astronomen der Sonne, die als „Standard-Solarmodell“ bezeichnet wird, korrekt ist, sollten Spektroskopie und Helioseismologie zustimmen. Das heißt, Astronomen sollten die helioseismologischen Messungen verwenden können, um die Tiefe einer wichtigen Grenzschicht in der Sonne zu berechnen, in der Strahlung Konvektion weicht., Und diese Tiefe bezieht sich nach den Gleichungen auf die Deckkraft der Sonne und damit auf ihre Metallizität. Diese Abfolge von Berechnungen sollte den gleichen Wert für die Metallizität vorhersagen, den Spektroskopiker direkt aus Sonnenlicht messen. Es tut es nicht.
„Dies ist ein Problem nicht nur für die Sonnenphysik, sondern auch für die Astronomie insgesamt“, sagte Asplund, der das Team hinter den präzisen spektroskopischen Messungen leitete., „Entweder verstehen Astronomen nicht, wie sie elementare Abundanzen von Sternen mithilfe der Spektroskopie messen können, oder unser Verständnis der Innenräume von Sternen und ihrer Oszillation ist unvollständig“, sagte er. „In jedem Fall hat es große Auswirkungen, da Sterne die grundlegenden Sonden des Kosmos sind, wobei die Sternastrophysik einen Großteil der Grundlage für die moderne Astronomie und Kosmologie bildet.”