太阳光谱中的神秘缺色为何科学家仍未解开谜团

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当你不去深究时,太阳看起来很简单。天空中一块明亮的黄白色圆盘。一个可靠的热源。除非你喜欢视网膜受损,否则不会盯着它看。但当科学家把它的光分解成光谱时,所谓的“简单太阳”瞬间崩塌。把阳光展开成彩

  当你不去深究时,太阳看起来很简单。天空中一块明亮的黄白色圆盘。一个可靠的热源。除非你喜欢视网膜受损,否则不会盯着它看。但当科学家把它的光分解成光谱时,所谓的“简单太阳”瞬间崩塌。

  把阳光展开成彩虹,你不会得到平滑的渐变,而是出现成千上万条细窄的暗线——某些颜色缺失的地方。这些暗线被称为弗劳恩霍夫线,最早由德国物理学家约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫在1814年编目。大多数线都有合理解释太阳大气中的特定原子和分子在特定波长上吸收光,使光谱中留下暗色指纹。正是凭借这些指纹,科学家确认太阳中含有氢、氦,以及氧、钠、钙、铁等元素,甚至还有微量的重元素。

  问题在于,并非所有缺失的颜色都能对应已知的原子或分子。

  研究人员在直接观测太阳时可以清晰看到这些缺色。但当他们尝试在模型中重现时,却发现模型根本无法产生相同的缺失特征。

  这并不是因为研究者没有努力。根据2017年的一项研究,主要原因之一是我们现有的原子和分子光谱线数据库并不完整。一些元素,尤其是铁族元素,产生极其复杂的吸收图案,实验室里很难测量和验证。还有些可能涉及在太阳条件下行为不稳定的分子。

  再说太阳本身。它的大气既不平静也不均匀。炽热的等离子体在对流中上下翻腾,磁场扭曲、断裂,干扰光的逸出。这些条件会以简化模型难以捕捉的方式扭曲吸收特征。

  其影响远超太阳本身。宇宙诞生之初,主要是氢和氦。更重的元素只有在星内部生成并在星死亡时散布出来。通过读取恒星光谱,科学家可以估算其年龄和演化历史。作为最近的恒星,太阳本应是最容易研究的对象。它仍然产生无法解释的信号,正说明恒星物理学的复杂程度。

  这些神秘线并非失败,而是线索。每一次观测到的阳光与模型光谱不匹配,都指向我们认知的空白——可能是缺失的原子数据,也可能是对太阳行为的过度简化假设。

  太阳是我们研究得最透彻的恒星,却仍有光谱的部分没有得到坚实的解释。

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