Un altro modello di sole!

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Finalmente! Dopo anni di attesa, salta fuori un altro modello di sole, che presenta, se ho ben capito, delle notevoli analogie con quello ipotizzato da Boscoli, ma anche delle differenze fondamentali.

Grazie alla segnalazione di un lettore, ho avuto modo di conoscere parte del lavoro di Oliver Manuel, un chimico nucleare dell’Università del Missouri, che attraverso l’analisi  isotopica degli elementi presenti nel nostro sistema solare, vento solare e altre considerazioni di cui parleremo, arriva alla sorprendente conclusione che il nucleo del nostro sole è una stella di neutroni, resto di quella supernova che quasi 5 miliardi di anni fà avrebbe dato origine al nostro sitema solare!
Questa è la prima differenza rispetto al modello proposto da Boscoli che prevedeva la formazione del sole a partire da una nube di gas, modello che comunque potrebbe essere ancora valido per una stella in formazione.

Una stella di neutroni con la massa del sole, dovrebbe essere un oggetto di una decina di Km di diametro, quindi un ottimo candidato a formare il nucleo del nostro sole. Inoltre, come vedremo, tale nucleo, non solo sostiene la presenza di un campo magnetico, ma emette anche un flusso continuo e intenso di neutroni, che nel suo viaggio verso la superficie del sole, decadono in ioni H+, i quali in parte vanno a formare il vento solare e in parte ad alimentare la zona convettiva, che come sappiamo è composta quasi esclusivamente di idrogeno.

Questo nuovo nucleo, quindi, oltre ad avere solide basi scientifiche, sembra soddisfare la maggior parte dei requisiti richiesti dal nostro modello.

Procediamo comunque per gradi:

Le misurazioni che sono state analizzate mostrano che l’interno del Sole, i pianeti interni, e le ordinarie meteoriti sono fatte per lo più dagli stessi elementi: Ferro, ossigeno, nikel, silicio, magnesio e calcio. Questo risultato non è coerente con il Modello Solare Standard” [27].

Questo l’Abstract di un’articolo che riassume il percorso e le tappe fondamentali delle ricerche che hanno portato a questa  conclusione. Per prima cosa si spiega come attraverso la datazione mediante i prodotti di decadimento degli isotopi di alcuni elementi particolarmente indicativi presenti nelle comete, effettuate dal 1960 fino ai giorni nostri, si arriva alla conclusione che quasi 5 miliardi di anni fa, prima della nascita del nostro sistema solare, si è verificata, in questa parte della nostra galassia, l’esplosione di una Supenova. [26]

Lo scenario prospettato prevede la contrazione di una stella massiva e ruotante, che alla fine della propria vita esplode e rilascia nello spazio i frammenti del suo nucleo. A causa della stratificazione stessa della stella, e della dinamica dell’esplosione, i materiali espulsi si sono distribuiti nel nostro sistema solare in modo da formare i pianeti nell’ordine che conosciamo: Quelli gassosi all’esterno, quelli rocciosi all’interno, e quello che rimane della parte centrale della SN, cioè una stella di neutroni, a formare il nucleo del nostro sole.

Come tutti sanno le stelle di neutroni sono oggetti molto compatti la cui composizione interna dipende dalla sua massa e si suppone, per valori molto grandi di questa, possa essere composta anche di materia “strana”.[30]

Tratto da: http://it.wikipedia.org/wiki/Nana_bianca

Il nucleo del nostro sole dovrebbe essere una stella di neutroni con un diametro pari a circa 10 Km rivestita probabilmente da un mantello in cui sono presenti elementi come Ferro, Nichel, Ossigeno, Silicio, Magnesio e Carbonio, gli stessi elementi che compongono la maggior parte dei pianeti interni, nei quali, guarda caso la percentuale di Fe-Ni presente aumenta via via che ci si avvicina al sole: < 1-2% della massa di Giove, 30% della massa di Marte, ~ 40% della massa della Terra e di Venere, e ~ 63% della massa di Mercurio (Miyake, 1965).

abbondanzaPurtroppo, come si vede dalla figura qui a lato, l’abbondanza di elementi pesanti rilevati sulla superficie del Sole non sembra seguire questo trend.

In realtà secondo Manuel, l’abbondanza di tali elementi all’interno del Sole,  rilevata grazie all’analisi isotopica  degli ioni, provenienti dal vento solare, impiantati sulla superficie lunare, e altri dati provenienti da missioni spaziali, é la stessa presente nella maggior parte dei corpi del nostro sistema solare.frazionamento   I campioni di suolo lunare, raccolti dalle missioni Apollo degli anni 60 e 70 hanno rivelato il fatto curioso, che i gas nobili He, Ne, Ar, Kr e Xe, trasportati dal vento solare, risultano arricchiti degli isotopi leggeri rispetto a quelli più pesanti, di un fattore comune  f (mass-fractionation) [32] . Il frazionamento isotopico, cioe il rapporto fra l’isotopo e l’elemento stabile, dipende dalla massa secondo una legge illustrata nella tabella qui a lato. Come si vede, gli isototopi degli elementi leggeri (L) presenti nel vento solare rispetto a quelli pesanti (H) dello stesso elemento, seguono una comune legge  di frazionamento massa-dipendente, del tipo:

log ( f ) = 4.56 log (H/L),

Ci sono inoltre, secondo Manuel, ragionevoli motivi per credere che il processo di arricchimento selettivo dei nuclei più leggeri avvenga alla superficie del sole.

abbondanza_correttaSe si applica questa legge di frazionamento anche alle abbondanze degli elementi presenti nella fotosfera, si possono calcolare le abbondanze atomiche per i principali elementi della massa Solare, che sono ( in ordine decrescente ): Fe, Ni, O, Si, S e Mg. Gli elementi solari con un livello di abbondanza atomica intorno all’ 1% includono Li, C, Ne, Ca e Cr (immagine a destra).

Questi valori calcolati riportano il contenuto in Fe-Ni della nostra stella in accordo con la l’andamento della distribuzione di questi elementi nel nostro sistema solare e inoltre suggeriscono il fatto che la fusione di idrogeno non è probabilmente la fonte di energia primaria del Sole.

Avatarla domanda che si pone a questo punto è la seguente: Quale è la fonte di energia che alimenta il nostro sole una volta escluse le reazioni di fusione nucleare?

La stella di neutroni è sostanzialmente un grosso nucleo atomico e come tale si comporta, decadendo attraverso l‘emissione di neutroni. Questo meccanismo, come viene evidenziato nell’articolo Nuclear clustering and interaction between nucleons [31], fa si che il nucleo solare sia fortemente radiativo, tanto che, l’enorme quantita di ioni di idrogeno trasportati dal vento solare (qualcosa come 3 x 1043 H+/anno ) è soltanto una parte del prodotto di decadimento stesso dei neutroni emessi dal nucleo. Infatti nel viaggio verso la superficie del sole i neutroni decadono in ioni H+ che vanno in parte ad interagire con la fotosfera,  e in parte, quelli che riescono a superare la zona convettiva, escono all’esterno come vento solare.

cradle_of_the_nuclide_1Manuel, nell’articolo citato, spiega come si arriva all’analogia fra una stella di neutroni e un nucle atomico, e come sia possibile estrapolare dai dati relativi al clustering dei circa 3000 nuclidi conosciuti l’energia associata alla emissione di un neutrone. Sostanzialmente , se ho capito bene, si considera il fatto, appurato, che i nuclidi piu ricchi di neutroni, cioè con una bassa densita di carica Z/A decadono emettendo neutroni, e che, a causa della interarazione repulsive n-n che si evidenzia all’interno dei nuclei, l’energia di un neutrone libero é circa 10 MeV più bassa di quando questo è assemblato in un cluster. Tale energia in eccesso viene liberata ogni volta che un neutrone è emesso spontaneamente da un nucleo e quindi, per estrapolazione, anche da una stella di neutroni.

Questo, secondo Manuel, il bilancio energetico del sole:

a) Emissione di neutroni dal nucleo centrale della stella (Genera più del 57% della luminosità solare)

<10n > → 10n+ (~ 10-22 MeV)

b) Decadimento dei Neutroni (Genera meno del 5% della luminosità solare)

10n → 11H+ + e + anti-ν + 0.782 MeV

c) Fusione e migrazione verso l’esterno degli ioni H+ (Genera meno del 38% della luminosità solare)

411H+ + 2 e42He++ + 2 ν + 27 MeV

d)  Fuga degli ioni H+ in eccesso nel vento solare (~ 1% del prodotto di decadimento dei neutroni genera il 100% di vento solare)

3 x 1043 Ioni H+/anno

L’enorme quantità di Idrogeno che riempie il nostro universo potrebbe essere il risultato dell’enorme flusso di ioni di neutroni prodotti dal Sole e da altre stelle simili alla nostra.

nuclear_cicleL’interazione repulsiva fra neutroni ipotitizzata ed evidenziata da Manuel, così come appare essere la causa di fissione spontanea nei nuclei pesanti degli atomi, provoca nei nuclei compatti delle stelle, effetti di luminosita ed emissione spontanea di Idrogeno dalla superficie stellare. La repulsione fra neutroni, produce su oggetti compatti prodotti dal collasso gravitazionale gli effetti più energetici, violenti e catastrofici dell’ universo: Quasars, Gamma Ray Burst Nuclei attivi galattici. La materia dell’universo sembra trasformarsi continuamente in maniera ciclica, passando attraverso tre processi fondamentali: Fusione, collasso gravitazionale, e dissociazione.[33]

Fase 1:  I nuclei degli elementi leggeri, per esempio 1H si trasformano in quelli piu pesanti come 56Fe.

Fase 2: Il collassogrvitazionale della materia ordinaria produce oggetti cosmologici con Z/A=0 (stelle di neutroni)

Fase 3:  L’emissione di neutroni e il successivo decadimento produce il carburante , Idrogeno, necessario alla Fase1.

I processi di frammentazione di nuclei super massici non sono evidenziati in questo ciclo, ma contribuiscono alla creazione di stelle più piccole a partire dalle esplosioni di quelle più grosse, evento questo che sembra abbastanza comune nel nostro universo, e che, guarda caso, ha dato origine al nostro sole.

AvatarOk, questo è tutto. Mi sembra molto interessante e tutto da studiare. altre informazioni sui lavori di Oliver Manuel si possono trovare in rete agli indirizzi http://www.omatumr.com/index.html , come già segnalato, e https://omanuel.wordpress.com.

Come al solito, chi ha qualcosa da dire o qualche contributo da portare si faccia avanti perchè la storia non è ancora finita!

A presto.

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Un pensiero riguardo “Un altro modello di sole!

    alternativescience ha risposto:
    29/05/2015 alle 22:18

    Ho fatto leggere l’articolo “Nuclear clustering and interaction between nucleons” ad un amico, fisico e ricercatore, il quale ha espresso, sull’argomento non pochi dubbi che riporto:

    “Ho guardato l’articolo sulla culla dei nuclidi. In particolare sono andato sul sito del NIST a prendermi i numeri per le masse atomiche e ho provato a rifare la figura 2 nell’articolo di Manuel.
    I dati e una figura sono il file in allegato. La prima colonna e’ il rapporto Z/A. La seconda il rapporto M/A che riporta lui mi pare, la terza e’ M/A secondo me.
    La differenza secondo lui e secondo me e’ che le tabelle del nist sono per la massa degli atomi. Se vuoi quella dei nuclei devi togliere la massa degli elettroni, che hanno una massa pari a 1/1836.15 di quella di un protone. Poco ma gli effetti sono visibili. Nota che anche questa e’ un’approssimazione. Si dovrebbe tenere conto della velocita’ degli elettroni per via della relativita’ ristretta. La mia correzione suppone che gli elettroni siano fermi.(…)
    Nel grafico ho fatto il plot dei miei dati (il NIST dice chiaramente che le masse sono atomiche, non nucleari). La curva rossa e’ una parabola. La curva verde una cubica. La cubica ovviamente passa meglio per i dati.
    Per le giustificazioni teoriche che da lui (nessuna) la cubica deve essere tanto buona quanto la parabola. Sulla base di pochi punti (gli altri non sono stabili e non esistono) estrapola la curva a x=0 e x=1 e trae conclusioni sorprendenti sul fatto che, per la parabola, la curva in x=0 e’ piu’ in alto che in x=1. Per la cubica e’ il contrario. In sintesi:
    – se ha usato le masse atomiche e non quelle nucleari e’ un somaro
    – chi l’ha detto che la curva puo’ essere estrapolata a x=0 e x=1
    – perche’ la curva giusta e’ una parabola? Se prendo una cubica passo meglio per i dati e ottengo conclusioni opposte.
    La teoria standard ha il bello di riuscire a spiegare persino perche’ si osservano quei punti e non altri i.e. quali nuclei sono stabili. Non vedo perche’ dovrei buttarla per questa, che non sembra un considerevole miglioramento.”

    Mi sembra piuttosto critico, no?
    Se volete il plot e i dati di cui si parla, ve li faccio avere.
    Forza ragazzi, qualcuno ha altri argomenti da portare all’attenzione?

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