Suns Röntgenstrahlen enthüllen neue Wendung

Astronomen sind ein Schritt näher an ein lästiges Problem mit x-ray Beobachtungen der Sonne herauszufinden. Es gibt weniger Eisen — insbesondere weniger Eisen in eine prominente spektrale Licht Feature – als erwartet.

Die Diskrepanz entsteht wenn ein Röntgenteleskop Lichtspektrum der Sonne, oder dass alle Sterne untersucht. Brisantes Eisen dominiert die Sonne Spektrum in bestimmten Wellenlängen, nach Ansicht der Forscher. Aber das Eisen ist schwächer als erwartet.

Jahrzehntelang hat eine Debatte zu diesem gewütet. Einige Wissenschaftler denken unvollständig Modellierung von Kollisionen in der Sonne Gas oder Plasma, deshalb sehen wir weniger Eisen als die Modelle vorhersagen. Andere sagen, dass die Diskrepanz ist aufgrund von Problemen bei der Berechnung der Atomphysik.

Neue Forschungsergebnisse aus einem internationalen Team, geführt von der Max Planck Institut für Kernphysik in Heidelberg, Deutschland, schlägt es das Atommodell zu tadeln ist. [Video: Sterne (Röntgenlicht); Bright Star (Röntgen)]

"Das ist etwas Besonderes, [dass wir gefunden]. "Dies ist keine Abweichung", sagte Sven Bernitt, ein Forscher am Institut und der Erstautor des Papiers. Die Forschung erscheint in der 13 Dez Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Fernen Physik

Die Herausforderung mit Blick auf die Sonne (oder alle Sterne für diese Angelegenheit) ist, wir können nicht einfach hautnah, seine Eigenschaften zu messen. Astronomen Vertrauen auf Spektroskopie — man Licht in seine einzelnen Wellenlängen – herausgreifen, die einzelnen Elemente, aus denen sich ein Stern.

Die Sonne besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, aber es gibt ein kleine, aber mächtige Eisenkern in der Mitte. Die Menge an Eisen erhöht, als die Sonne älter, wie Wissenschaftler in anderen Sternen im Universum beobachtet haben.

"Alle Informationen bekommen wir von einem Stern vor der Strahlung", sagte Bernitt.

Experimentell reproduzieren die Sonne Umwelt im Röntgenbereich war schwierig bis ziemlich vor kurzem, Bernitt hinzugefügt. Nur eine Anlage in der Lage, dies zu tun gibt in der Welt gerade jetzt: Stanford University Linac kohärente Lichtquelle am National Accelerator Laboratory.

Der 2-Meile langen Linearbeschleuniger, auch bekannt als Linac oder freie-Elektronen-Laser hat eine neue Art von pulsierenden Röntgenlaser möglich gemacht, indem Elektronen auf extrem hohe Energie geschaffen.

Nach ihrem Schöpfer das Gaspedal Röntgenpulse milliardenfach heller sind als was Menschen waren zuvor in Synchrotrons, eine Art von kreisförmiger Teilchenbeschleuniger erzeugen kann.

"Dies ist die beste Lichtquelle ihrer Art in der Welt", sagte Bernitt. "Es ist wirklich einzigartig, so sahen wir unsere Chance dorthin zu gehen und ein Experiment machen."

"Beam-Zeit"

Bernitt Team zog ein 3,5-Tonnen-Electron Beam Ionenfallen-Ausrüstung, die eine magnetische Kammer enthält — aus Deutschland mit dem Flugzeug, und die Stanford-Linac in Kalifornien eingebaut.

Mit Dutzenden von Stunden "Strahl" um mit zu arbeiten, die Forscher eine Wolke von hoch geladenen Ionen in ihre Kammer hergestellt. Sie schossen Röntgenstrahlen auf diese Ionenwolke mit der freie-Elektronen-Laser, der ihnen erlaubt, die atomare Struktur der Ionen zu sondieren.

Die Forscher Maßen die "Fluoreszenz-Intensität-Ratio" oder die Anregung von zwei spektrale Eigenschaften der Energie Atome. Das Instrument erlaubt, die Erregung Ebene einzelner Atome ohne Rücksicht auf die Energieproduktion der Teilchenkollisionen, die üblicherweise in der Sonne Plasma zu studieren.

"Es war ein sehr sauberes, reines Experiment", sagte Bernitt. Sein Team gefunden, dass Eisen Anregung von einem Energieniveau war niedriger als erwartet, was darauf hindeutet, dass die atomaren Berechnungen für Eisen verfeinert werden müssen.

Keine sofortige Nacharbeit ist geplant, aufgrund der Kosten und Zeitaufwand, Bernitt hinzugefügt, aber sein Team hofft, arbeiten zu diesem Thema irgendwann in der Zukunft fortsetzen.

Es gibt mindestens eine Institution in Deutschland, die ein ähnliches plant freie-Elektronen-Laser. Wenn es funktionstüchtig ist, könnte dies auf Bernitt Team Transportkosten senken.

Dieser Geschichte wurde zur Verfügung gestellt von SPACE.com, eine Schwester Website zu LiveScience. Folgen Sie Elizabeth Howell , @howellspace, oder SPACE.com @Spacedotcom. Wir sind auch auf Facebook und Google +.