خورشید وقتی زیاد به آن فکر نکنیم ساده بهنظر میرسد؛ یک قرص زردِ مایل به سفید در آسمان، منبعی قابلاعتماد برای گرما، چیزی که بهتر است مستقیم به آن نگاه نکنیم. اما وقتی دانشمندان نور خورشید را به طیف تجزیه میکنند، این سادگی از بین میرود.
وقتی نور خورشید به رنگینکمان تبدیل میشود، نتیجه یک طیف صاف و یکنواخت نیست. هزاران خط باریک و تیره دیده میشود که نشان میدهد برخی رنگها غایباند. این خطوط «فراونهوفر» نام دارند و نخستینبار در سال ۱۸۱۴ توسط فیزیکدان آلمانی یوزف فون فراونهوفر ثبت شدند. بیشتر این خطوط قابلتوضیحاند؛ اتمها و مولکولهای موجود در جو خورشید نور را در طولموجهای مشخصی جذب میکنند و ردپای تیرهای در طیف باقی میگذارند. به همین دلیل دانشمندان میدانند خورشید از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و همچنین مقدارهایی از اکسیژن، سدیم، کلسیم، آهن و عناصر سنگینتر در آن وجود دارد.
مشکل اینجاست که همه رنگهای حذفشده در طیف خورشید با هیچ عنصر یا مولکول شناختهشدهای مطابقت ندارند.
پژوهشگران هنگام مشاهده مستقیم خورشید این رنگهای غایب را بهوضوح میبینند، اما مشکل زمانی آغاز میشود که تلاش میکنند آنها را بازسازی کنند. مدلهایی که بر اساس تمام دانستههای ما از خورشید ساخته شدهاند، همین ویژگیهای حذفشده را تولید نمیکنند.
این موضوع بهخاطر کمکاری پژوهشگران نیست. بر اساس یک مطالعه در سال ۲۰۱۷، یکی از مشکلات اصلی این است که پایگاههای داده خطوط طیفی اتمی و مولکولی هنوز کامل نیستند. برخی عناصر، بهویژه عناصر گروه آهن، الگوهای جذب بسیار پیچیدهای ایجاد میکنند که اندازهگیری و تأیید آنها در آزمایشگاه دشوار است. در موارد دیگر، ممکن است مولکولهایی دخیل باشند که در شرایط خورشیدی رفتار پایداری ندارند.
از سوی دیگر، خود خورشید هم محیط آرام و یکنواختی ندارد. پلاسما بهدلیل همرفت مدام بالا و پایین میرود. میدانهای مغناطیسی پیچ میخورند، میشکنند و بر نحوه خروج نور تأثیر میگذارند. این شرایط میتواند ویژگیهای جذب را به شکلی تغییر دهد که مدلهای سادهشده قادر به بازتولید دقیق آن نباشند.
پیامدهای این موضوع فراتر از خورشید است. وقتی جهان شکل گرفت، تقریباً فقط از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بود. عناصر سنگینتر بعدها درون ستارهها ساخته شدند و با مرگ آنها در فضا پخش شدند. با بررسی طیف نوری یک ستاره، دانشمندان میتوانند سن و گذشته آن را تخمین بزنند. خورشید که نزدیکترین ستاره به ماست، باید سادهترین نمونه باشد، اما اینکه هنوز نشانههای توضیحناپذیر تولید میکند نشان میدهد فیزیک ستارهای چقدر پیچیده است.
این خطوط ناشناخته نشانه شکست نیستند، بلکه سرنخاند. هر اختلاف میان نور مشاهدهشده خورشید و طیفهای مدلسازیشده، به شکافهایی در درک ما اشاره میکند؛ چه دادههای ناقص اتمی باشد، چه فرضهای سادهسازیشده درباره رفتار خورشید.
خورشید مطالعهشدهترین ستاره ماست، اما هنوز بخشهایی از نور آن توضیح قطعی ندارند.
