Comme toute étoile à son apogée, le soleil se compose principalement d’atomes d’hydrogène fusionnant deux par deux en hélium, libérant ainsi une énergie immense. Mais c’est la petite concentration d’éléments plus lourds du soleil, que les astronomes appellent métaux, qui contrôle son destin. ” Même une très petite fraction de métaux est suffisante pour modifier complètement le comportement d’une étoile », a expliqué Sunny Vagnozzi, physicien à L’Université de Stockholm en Suède qui étudie la” métallicité » du soleil., Plus une étoile est métallique, plus elle est opaque (puisque les métaux absorbent le rayonnement), et son opacité dépend de sa taille, de sa température, de sa luminosité, de sa durée de vie et d’autres propriétés clés. « La métallicité vous dit aussi comment l’étoile va mourir », a déclaré Vagnozzi.
Mais la métallicité du soleil, au-delà de révéler sa propre histoire, sert également d’étalon pour calibrer les mesures de la métallicité de toutes les autres étoiles, et donc les âges, les températures et autres propriétés des étoiles, des galaxies et de tout le reste., ” Si nous changeons le critère solaire, cela signifie automatiquement que notre compréhension du cosmos doit changer », a déclaré Martin Asplund, astrophysicien à L’Université nationale australienne. « Il est donc extrêmement important d’avoir une connaissance précise de la composition chimique du soleil. »
pourtant, des mesures toujours plus précises de la métallicité du soleil ont soulevé plus de questions qu’elles n’ont répondu., L’incapacité des astronomes à résoudre le mystère connu sous le nom de métallicité solaire, abondance solaire, composition solaire ou problème de modélisation solaire suggère qu’il pourrait y avoir « quelque chose de fondamentalement faux” dans leur compréhension du soleil, et donc de toutes les étoiles, a déclaré Vagnozzi. « Ce serait énorme. »
Il y a vingt ans, les astronomes pensaient avoir réglé le soleil. Les moyens directs et indirects de déduire sa métallicité ont tous deux évalué le soleil à environ 1.,8 pour cent métal – une convergence heureuse qui les a amenés à croire qu’ils comprenaient non seulement la longueur de leur indicateur solaire, mais aussi comment fonctionne le soleil. Cependant, tout au long des années 2000, des mesures spectroscopiques de plus en plus précises de la lumière solaire — une sonde directe de la composition du soleil, puisque chaque élément crée des raies d’absorption révélatrices dans le spectre — ont indiqué une métallicité bien inférieure de seulement 1,3%., Pendant ce temps, l’héliosismologie, l’approche concurrente et indirecte pour inférer la métallicité basée sur la façon dont les ondes sonores de différentes fréquences se propagent à travers l’intérieur du soleil, a encore déclaré 1.8 pour cent.
Mais si la théorie du soleil des astronomes, appelée « modèle solaire standard”, est correcte, la spectroscopie et l’héliosismologie devraient être d’accord. Autrement dit, les astronomes devraient pouvoir utiliser les mesures héliosismologiques pour calculer la profondeur d’une couche limite importante dans le soleil où le rayonnement cède la place à la convection., Et cette profondeur se rapporte, selon les équations, à l’opacité du soleil, et donc à sa métallicité. Cette séquence de calculs devrait prédire la même valeur pour la métallicité que les spectroscopers mesurent directement à partir de la lumière du soleil. Il ne le fait pas.
« C’est un problème non seulement pour la physique solaire, mais, par extension, pour l’astronomie dans son ensemble”, a déclaré Asplund, qui a dirigé l’équipe derrière la précision des mesures spectroscopiques., « Soit les astronomes ne comprennent pas comment mesurer les abondances élémentaires des étoiles à l’aide de la spectroscopie, soit notre compréhension de l’intérieur des étoiles et de leur oscillation est incomplète”, a-t-il déclaré. « Quoi qu’il en soit, il a des ramifications majeures, puisque les étoiles sont les sondes fondamentales du cosmos, l’astrophysique stellaire fournissant une grande partie des bases de l’astronomie et de la cosmologie modernes.”