太可怕了太陽中心有個“洞”！

太陽中間有個“洞”

比來，天文學家發現，太陽的中間有約1500倍地球質量的物質消逝了，它們完全找不到了，在那邊呈現了一個“洞”。我們之前的理論和不雅測都認為那邊不該該有“洞”，但在比來，經由過程對太陽加倍細心地闡發后發現，那邊確實有個“洞”。這可是一個很年夜的麻煩，它擺蕩了我們對太陽的根基理解。

太陽之所以主要，不僅僅是因為它為地球上的生命供給了光和熱，它仍是我們理解更廣漠宇宙的鑰匙。我們把太陽看成一個主要的參考，借此可以闡發出其他恒星的亮度、春秋等信息，還可以闡發出它們四周是否有近似地球的行星。若是我們對太陽理解錯了，那么對所有的恒星理解都錯了。

問題是怎么發生的呢？要想理解這個，我們起首來領會一下我們是若何知道太陽內部構成的。

借助于日震和光譜

要弄清晰太陽內部并不那么輕易，究竟結果，我們不克不及去那邊收集個樣品。此刻，本家兒要有兩種方式來調查太陽內部。一種方式是研究日震，即經由過程不雅測太陽概況的振動來闡發。振動凡是是太陽內部能量標的目的外釋放引起的，而太陽的內部布局以及它的當作分對這些能量若何釋放起到了決議性的感化。天文學家可以借助太陽探測器來對日震進行闡發，進而獲得太陽內部的信息。

另一種方式則是研究太陽的光譜。天文學家會借助高科技的棱鏡獲得太陽的光譜，并在光譜平分析各類化學元素在光譜中留下的怪異譜線，進而闡發出太陽內部的構成。

多年來，日震學家和光譜學家所獲得的闡發成果是完全不異的，他們都認為，太陽是由一個龐大而密集的球體，年夜約在46億年前形當作的，本家兒如果氫和氦組成的，除此之外，太陽還有其他更重的元素，包羅氧、碳、鐵、氖、氮、硅、鎂和硫等。為了簡單起見，天文學家把所有這些重元素都稱之為“金屬”。它們分離在太陽內部，其質量略低于太陽總質量的2%。盡管它們的含量不多，但這些金屬對太陽的各類勾當都起到了很主要的影響。

消逝的金屬

在上個宿世紀90年月末期，瑞典天文學家馬丁·阿斯普倫德起首注重到，這幅太陽的畫面并不完全準確。他那時在研究太陽外層物質的活動，這個研究的需要步調是對太陽光譜進行加倍細心的闡發。

那時，光譜學家研究恒星概況時，采用的數學模子是半斤八兩簡單的，他們只把太陽概況當當作一個一維的圓圈罷了。但事實上，太陽的概況是三維的：它不只是一個球體的二維概況，就像地殼一樣，它還有厚度。阿斯普倫德操縱超等計較機建了太陽的模子，把將太陽的概況積和厚度都考慮進去。在2009年，他給出了一個令人受驚的成果：太陽中約1/4的金屬都無法再找到了，消逝的金屬質量年夜約是地球質量的1500倍。

若是阿斯普倫德是對的，這意味著那些日震學家所做的一切都是錯的。但這怎么可能呢？所以，那時其他天文學家都認為，是阿斯普倫德弄錯了。然而，沒有人可以或許給出合理的證據來否認他的研究成果。

跟著時候的流逝，阿斯普倫德的研究成果越來越受到同業的存眷，他的論文已經當作為天文學范疇中引用次數最多的論文之一。究竟結果，若是他的成果是對的話，那么會對于太陽以及其他恒星的理解有很年夜的影響。

那么，該怎么詮釋他的成果呢？

若是能級可以改變

面臨阿斯普倫德的研究成果，一些天文學家起頭質疑那些我們持久信覺得真的假設。以色列耶路撒冷希伯來年夜學的物理學家多倫·蓋茲特就是此中的一位。他認為，阿斯普倫德的成果可能是準確的，但那些缺掉的金屬并不是真的消逝了，它們仍然存在，只不外它們沒有像預期的那樣表示出來。

蓋茲特暗示，問題的關頭在于原子的能級。我們知道，原子是由原子核以及環繞在原子核四周的電子組成的，而原子內的電子只能在特心猿意馬的、分立的軌道上活動，各個軌道上的電子具有分立的能量，這些能量值即為能級。電子軌道離原子核越遠，其能級就越高。

電子可以經由過程接收或輻射出光子，從一個軌道躍遷到另一個更高或更低的軌道上，但接收或輻射出的光子的能量，需要切確等于兩個能級間的能量差值。光子的能量由它的頻率來決議，所以，一種元素的原子可以接收或輻射出特心猿意馬頻率的光子。而當天文學家經由過程光譜闡發太陽光時，會發現一些頻率上光的強度會削弱，在光譜中上留下很多譜線，這其實就是太陽內的原子接收了特心猿意馬頻率光子造當作的。天文學家可以按照這些譜線，闡發出是哪種原子接收了這些光子，進而知道太陽的化學元素構成。

凡是來說，原子內各個電子軌道的能級是不會發生轉變的。但在太陽焦點的極高溫度和壓強下，原子的熱活動比正常環境下更猛烈。這種猛烈的熱活動會使得原子中一些軌道的能級發生改變，這就改變了原子所能接收（或輻射）的光子能量，使得一些元素在光譜上留下的譜線變得跟正常環境紛歧樣。蓋茲特認為，若是輕忽這種效應，那么經由過程光譜闡發太陽內部構成時，就會獲得錯誤的結論。

要想驗證蓋茲特的理論，獨一方式是不雅察在與太陽內部近似的溫度和壓強下與光子彼此感化的原子。一個看似不成能的使命，可是對于美國桑地亞國度嘗試室而言，這不是什么問題。該嘗試室的Z脈沖功率舉措措施（簡稱Z機），可以讓樣品在短時候內表露于極端溫度和壓強的情況中。在2015年發布的一系列嘗試中，科學家把一塊只有4毫米厚的鐵片表露在Z機內，并讓Z機發生近似于太陽內部的溫度和壓強。成果顯示，在這種極端前提下，樣品內鐵原子的電子軌道能級確實發生了轉變。

可是，要想獲得強有力的證據，需要在各類極端前提下來測試太陽內每種金屬原子能級的轉變。也就是說，我們還需要進行良多次的嘗試，而今朝還很難說蓋茲特的理論就能解決問題。

用暗物質來填補

若是不是能級的轉變引起的，也許另一種物質可以填補太陽中的“洞”。究竟結果，操縱光譜來研究太陽，只能檢測發生或接收輻射的物質，而占宇宙約27%的暗物質，既不克不及發生也不克不及接收輻射，這個屬性使得暗物質當作為填補太陽中的“洞”的合理候選者。

讓約1500倍地球質量的暗物質儲蓄積累在太陽中間，并不是一件不成思議的工作。像所有其他形式的物質一樣，暗物質也受到引力的感化。也許，當我們的星系在太空中遲緩觀光時，我們碰著的任何暗物質都可能被吸引到太陽的中間。一些天文學家認為，被暗物質填補之后，其成果就有可能與經由過程日震學獲得的成果相匹配。

不外，很多天文學家對引入暗物質來詮釋太陽缺掉的金屬仍持思疑立場。也許，解決爭議的最簡單方式，就是采用一種全新的方式，對太陽內部進行一次測量。

借助于中微子

一種新的方式是，經由過程不雅測中微子來闡發太陽內部。中微子是一種質量很小的粒子，太陽中微子本家兒要來歷于其內部發生的核聚變。

太陽發生的中微子數目很是多，地球面標的目的太陽的區域每秒在每平方厘米上會有約650億個來自太陽的中微子以接近光速的速度穿過。絕年夜大都中微子是太陽外層氫元素聚變時發生的，不外，100個中微子中年夜約有一個是碳氮氧輪回發生的。此中，碳氮氧輪回是一種有碳、氮和氧元素介入的聚變過程，一般發生在太陽焦點處。經由過程測量這種中微子抵達地球某一區域的數目，我們就可以推算出太陽發生這種中微子的總量，并以此猜測出太陽中金屬的含量。

這是一種與日震學、光譜學分歧的探測方式，也許它可以或許真正解決問題。不外，中微子自己就難以被檢測到，并且這里還有個年夜麻煩——碳氮氧輪回發生的中微子與通俗的中微子看起來很是相似，這得需要一種活絡度更高的可收集更多中微子的探測器，才能有機遇分辯出碳氮氧輪回發生的中微子。

今朝，我們最年夜的但愿依靠于在一臺位于加拿年夜的名為SNO+的新型中微子探測器上，它裝備一個龐大的液體儲罐，傍邊微子經由過程時，這個液體儲罐就會發出藍光。SNO+比其他探測器更年夜，埋在地下更深，能隔離更多的其他粒子，并可以或許探測到更多的中微子。

當SNO+正式運行時，它就能借助探測中微子窺見太陽的焦點。也許，該探測器可以證實阿斯普倫德的結論，或發現太陽阿誰“洞”底子不存在，或發現太陽中的“洞”可能比預想的更年夜。

事實成果若何，讓我們拭目以待。