سالها بود که اخترشناسان با یک پرسش عجیب روبهرو بودند؛ چرا خورشید نسبت به آنچه مدلهای علمی پیشبینی میکنند، نقره کمتری دارد؟ بررسیهای طیفی از لایههای بیرونی خورشید همواره نشان میداد مقدار این فلز گرانبها کمتر از میزان مورد انتظار است و همین موضوع به یکی از معماهای حلنشده اخترشناسی تبدیل شده بود. اکنون پژوهشی تازه نشان میدهد که نقره هرگز از خورشید ناپدید نشده، بلکه روشهای قبلی اندازهگیری قادر به شناسایی دقیق آن نبودهاند.
اگرچه نقره تنها بخش بسیار کوچکی از جرم خورشید را تشکیل میدهد، اما برای دانشمندان اهمیت ویژهای دارد. این عنصر در جریان انفجار ستارههای عظیم یا همان ابرنواخترها شکل میگیرد و بررسی مقدار آن در ستارگان میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره منشأ عناصر سنگین و روند تکامل کهکشانها در اختیار پژوهشگران قرار دهد.
منشأ این معما زمانی آشکار شد که دانشمندان مقدار نقره موجود در خورشید را با شهابسنگهای بسیار قدیمی موسوم به «کندریتهای سیآی» مقایسه کردند. این شهابسنگها از ابتداییترین مواد تشکیلدهنده منظومه شمسی ساخته شدهاند و ترکیب شیمیایی آنها مرجعی قابل اعتماد برای بررسی ترکیب اولیه خورشید به شمار میرود. با این حال، اندازهگیریها نشان میداد میزان نقره در خورشید کمتر از مقداری است که این شهابسنگها نشان میدهند.
برای یافتن پاسخ، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی سما چالیشکان از دانشگاه لیژ بلژیک از شبیهسازیهای بسیار پیشرفته رایانهای کمک گرفتند. آنها دریافتند مدلهای پیشین بیش از حد ساده بودهاند و پدیدههای پیچیدهای را که هنگام برهمکنش نور با اتمهای نقره رخ میدهد، در نظر نگرفتهاند. این فرآیندهای موسوم به «اثرات غیرتعادلی» باعث میشوند خطوط طیفی نقره با آنچه انتظار میرود تفاوت داشته باشد و در نتیجه مقدار واقعی این عنصر کمتر از میزان واقعی برآورد شود.
پژوهشگران با استفاده از ابررایانه «تترالیت» در سوئد، برای نخستین بار توانستند این اثرات پیچیده را در مدلهای خود لحاظ کنند. نتیجه شبیهسازیها نشان داد که نقره در خورشید پنهان نشده، بلکه به دلیل محدودیت روشهای قبلی اندازهگیری، بهدرستی شناسایی نمیشده است.
بر اساس نتایج این تحقیق، میزان واقعی نقره موجود در خورشید حدود ۵۵ درصد بیشتر از برآوردهای قبلی است. هرچند این مقدار هنوز کاملاً با ترکیب شیمیایی کندریتهای سیآی یکسان نیست، اما اختلاف آنقدر کاهش یافته که دانشمندان اطمینان پیدا کردهاند معمای «نقره گمشده خورشید» در واقع ناشی از خطاهای مدلسازی بوده است، نه کمبود واقعی این عنصر.
اهمیت این کشف تنها به حل یک اختلاف آماری محدود نمیشود. این دستاورد میتواند درک دانشمندان از ساختار خورشید، نحوه شکلگیری عناصر سنگین و تاریخ تحول کهکشان راه شیری را به شکل چشمگیری بهبود دهد. پژوهشگران امیدوارند با بهکارگیری همین روش در بررسی سایر عناصر و ستارگان، بتوانند تصویری دقیقتر از منشأ عناصر شیمیایی و روند تکامل کیهان به دست آورند.
این مطالعه همچنین راه را برای نسل جدیدی از شبیهسازیهای اخترفیزیکی هموار میکند؛ شبیهسازیهایی که با در نظر گرفتن جزئیات پیچیده فیزیکی، میتوانند رازهای بیشتری از ستارگان و تاریخچه شکلگیری جهان را آشکار کنند.