Forscher haben eine bahnbrechende Technik entwickelt, die Helioseismologie nutzt, um die solare radiative Opazität unter extremen Bedingungen zu messen. Diese Arbeit, veröffentlicht in Nature Communications, behandelt Lücken im Verständnis der Atomphysik und bestätigt aktuelle experimentelle Ergebnisse und erweitert die Horizonte der Astrophysik und der Kernphysik.
Die Helioseismologie konzentriert sich auf die akustischen Oszillationen der Sonne, die es Wissenschaftlern ermöglichen, das Innere des Sterns mit bemerkenswerter Genauigkeit zu untersuchen. Durch die Analyse dieser Oszillationen können Forscher wesentliche Parameter wie Dichte, Temperatur und chemische Zusammensetzung des Sonnenplasmas rekonstruieren, die für das Verständnis des Verhaltens und der Evolution von Sternen entscheidend sind.
Unter der Leitung von Gaël Buldgen von der Universität Lüttich hat eine neue internationale Studie helioseismologische Methoden angewandt, um eine unabhängige Messung der Absorption hochenergetischer Strahlung durch das Sonnenplasma in seinen tieferen Schichten vorzunehmen. Diese Zusammenarbeit beleuchtet die solare radiative Opazität, einen Schlüsselfaktor für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Materie und Strahlung in der extremen Umgebung der Sonne.
Die Ergebnisse stimmen mit Laborbeobachtungen von Institutionen wie den Sandia National Laboratories überein und zeigen gleichzeitig anhaltende Diskrepanzen im Verständnis der Atomphysik sowie unterschiedliche Vorhersagen verschiedener Forschungsgruppen.
Durch den Einsatz fortschrittlicher numerischer Werkzeuge erreichte das Team eine beispiellose Präzision in der stellaren Modellierung. Buldgen erklärte: "Durch die Detektion der akustischen Wellen der Sonne mit unübertroffener Genauigkeit können wir die internen Eigenschaften unseres Sterns ableiten, ähnlich wie man die Eigenschaften eines Musikinstruments aus den von ihm produzierten Klängen erschließen würde." Die Präzision dieser Messungen übertrifft die von hochpräzisen Küchenwaagen und ermöglicht Schätzungen der Dichte von Sonnenmaterie ohne direkte Beobachtung.
Die Helioseismologie hat erheblich zur Grundlagenphysik beigetragen, einschließlich der Entdeckung der Neutrino-Oszillationen, die mit dem Nobelpreis 2015 anerkannt wurden. Sie hat jedoch auch die Notwendigkeit von Anpassungen in der chemischen Zusammensetzung der Sonne hervorgehoben, was zu einer Neubewertung der solaren Modelle führte.
Die Forschung betont die Bedeutung der Verfeinerung bestehender atomarer Modelle, um die Diskrepanzen zwischen experimentellen Beobachtungen und theoretischen Berechnungen zu lösen. Diese Fortschritte werden voraussichtlich unser Verständnis der stellaren Evolution und der physikalischen Prozesse, die die Struktur der Sterne bestimmen, neu definieren.
Während die wissenschaftliche Gemeinschaft sich auf den Start des PLATO-Satelliten im Jahr 2026 vorbereitet, der darauf abzielt, sonnenähnliche Sterne genau zu charakterisieren, unterstreichen diese Ergebnisse die Rolle der Sonne als entscheidende Maßstab für Studien zur stellaren Evolution.
Darüber hinaus erstrecken sich die Implikationen auf die Forschung zur Kernfusion, da die Sonne der einzige stabile Kernfusionsreaktor in unserem Sonnensystem ist. Ein besseres Verständnis der internen Bedingungen der Sonne hat direkte Auswirkungen auf die Forschung zur Fusionsenergie, die entscheidend für die Entwicklung sauberer Energielösungen ist.
Diese Forschung bekräftigt die Position der Universität Lüttich an der Spitze der astrophysikalischen Wissenschaft und demonstriert die zentrale Rolle der Helioseismologie beim Entschlüsseln der Geheimnisse des Kosmos.