Nuevos cálculos resuelven una década de controversia sobre la composición química del Sol
El estudio resuelve la aparente contradicción entre los métodos empleados hasta ahora para determinar la composición química del Sol y una técnica más innovadora y precisa para cartografiar la estructura interna de nuestra estrella
La investigación, liderada por el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), cuenta con la participación del investigador del IEEC en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) Aldo Serenelli
Un equipo de científicos, liderados por el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) de Heidelberg (Alemania), ha resuelto la ‘crisis de la abundancia solar’ al revisar los modelos en los que se basan las estimaciones de la composición química del Sol. La investigación, que se publicó el pasado viernes, 20 de mayo, en la revista Astronomy & Astrophysics, presenta 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 estudio que ahora se presenta, en el que participa Aldo Serenelli, investigador del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), 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 autores 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 ‘crisis sobre la abundancia solar’
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.
El investigador del IEEC en el ICE-CSIC 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 de la Agencia Espacial Europea (ESA) PLATO».
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, con la correspondiente implicación para la reconstrucción de la evolución química de nuestro cosmos.
Nota de prensa elaborada en colaboración con el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) y la Oficina de Comunicación del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC).
Imagen Principal
Espectro solar
Leyenda: Espectro del Sol, obtenido con el espectrógrafo de alta resolución NARVAL instalado en el Telescopio Bernard Lyot, en el Observatoire Midi-Pyrénées. Las propiedades de las líneas de absorción (líneas oscuras) presentes en espectros como éste permiten a los astrónomos deducir la temperatura y la composición química de una estrella.
Crédito: M. Bergemann/MPIA/NARVAL@TBL.
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Más información
Esta investigación se presenta en un artículo titulado «Observational constraints on the origin of the elements. IV: The standard composition of the Sun», de E. Magg et al., que aparece publicado en la revista Astronomy & Astrophysics el 20 de mayo de 2022. El artículo está disponible aquí.
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