A Nap életközpontja - 2. rész
A nitrogén-enigma
Az előző cikkben felsoroltakkal még nincs vége a napmag különös viselkedésére utaló, nagyjelentőségű tényeknek. A szakirodalomban ugyanis elszórva, egymásról mit sem tudva meg-megjelentek olyan híradások, amelyek a mag "tantaluszi rejtélyeiről" beszéltek. Ahogy rájöttem, hogy nem is egy ilyen rejtélyről van szó, elkezdtem vadászni ezekre, és máig 18 ilyen alapvető rejtélyre bukkantam! Az egyik ilyen, amelyet felfedezője a napneutrínó problémával egyenrangúnak minősített, a nitrogén-enigma. Ez a rendkívüli, izgalmas rejtély azt jelenti, hogy a holdkőzetekben az utóbbi 3 milliárd évben fokozatosan feldúsult a nitrogén 15-ös atomszámú izotópja. Erre egyetlen folyamat képes: a napszéllel a Napból kiáramló részecskék árama. De akkor a Napból az idő múlásával egyre több 15-ös nitrogén kellene kiáramoljon! Márpedig a napmodellek szerint a Napban egyre a 14-es atomszámú nitrogén aránya kéne növekedjen a 15-ös rovására, és ez a Nap energiatermelő magreakcióival áll kapcsolatban. Ha a Napon a proton-proton ciklus termeli az energia túlnyomó részét (98%-át), a hidrogént héliummá égetve el, akkor a 14-es és 15-ös nitrogén arányának (N14/N15) egyre nőnie kéne, ahogy a Nap öregszik. A nitrogén-enigma viszont azt mutatja, hogy ez az arány az elmúlt hárommilliárd évben 50 %-kal csökkent! Világos, hogy ez azt jelenti, hogy a Nap magjában a proton-proton cikluson kívül más energiatermelő magreakciók is végbe kell menjenek. De mifélék lehetnek ezek? Annyi tudható, hogy a 15-ös nitrogén csakis 100 millió Kelvin fok felett termelhető, az úgynevezett forró szén-nitrogén-oxigén (CNO) ciklusban. 100 millió Kelvin felett viszont a magreakciók robbanásos jellegűvé válnak. Ha egy robbanás fellép a Nap magjában, akkor ez a térben kiterjed, egyre nagyobb körzetben fűti fel az anyagot, amíg olyan nagyra nem nő, hogy eléri a kritikus buborék-méretet, amely már képes legyőzni az utazási veszteségeket a Nap felszínéig. Akkor viszont a napmag robbanásai áttevődnek a felszínre is! Vagyis ismét arra mutatnak a tények, hogy a napmagban magas, 100 millió fok feletti hőmérsékletű forró körzetek, forró buborékok mozognak, amik a Nap teljes energiatermelésének 10-50%-át képesek fedezni. Ez pedig nem kis jelentőséggel bír a csillagászat egésze számára. Érdekes, hogy a legújabban fellőtt űrszondák mérései szerint a napkitörések anyagában a nitrogén 15-ös izotópja ténylegesen feldúsultnak bizonyult. Tehát tagadhatatlan, hogy maguk a napkitörések termelik meg a 15-ös nitrogént, 100 millió fok felett, vagyis a Napban az eddig feltételezett maximális 15 millió Kelvin felett legalább 100 millió Kelvin fokos körzetek, forró buborékok is találhatók.
A nehéz-elem dúsulás
A Napon minden, a hidrogénnél nehezebb elem (a hélium kivételével) nehéz elemnek számít. A Nap keletkezésekor az ősnap-köd anyagának 74%-a hidrogénből, 25%-a héliumból állt, és csak 1% jutott az összes többi elemre. Azóta a Nap magjában a hidrogén mintegy fele már héliummá alakult, de a nehéz elemek aránya a standard napmodell szerint nem változott. Igen ám, csakhogy a napkitörések anyaga a nehéz elemekben jóval dúsabb. Ezt azzal igyekeznek magyarázni, hogy a kitörések magas hőmérsékletű anyagából a mágneses térben a könnyen ionizálódó elemek jobban felgyorsulnak, és ezek az elemek több fényt bocsátanak ki. Igen ám, de nemrég kimutatták, hogy nemcsak a könnyen, hanem a nehezebben ionizálódó elemek is feldúsultak, bár nem annyira, mint a könnyen ionizálódók. Roberta Sparvoli és munkatársai a NINA űrszondával közvetlenül mérték a flérkitörések anyagát. Ebben a nehéz elemek olyan gyakoriak voltak, hogy egy nap alatt több nehéz elemet gyűjtött be a szonda, mint a megelőző három hónapban összesen! Mindmáig nem számolták ki, hogy összesen milyen tömeget dob ki egy-egy flérkitörés a nehéz elemekből. Becsléseim szerint azonban például csak a többlet-vastartalom több mint egymillió tonna (1012 gramm). Az egész napkoronában nincs ennyi vas. Így ha egy irányított gyorsító folyamat a Nap egész koronájából összegyűjtené a vasat a napkitörésbe, akkor sem lenne képes a megfigyelt mennyiséget biztosítani. Persze, egy ilyen nagy körzetből begyűjtő folyamatnak az lenne a következménye, hogy a napkoronából hosszú időre eltűnne a vas. Ezen a nyomon elindulva rájöttem, hogy ennek is a fordítottja igaz! Arra a megdöbbentő tényre bukkantam, hogy a Nap felszíni fény-zónája (fotoszférája) még nagyjából a Nap feltételezett kezdeti kémiai összetételét tükrözi, de a külsőbb rétegek, a kromoszféra, a korona és maga a napszél, amelynek anyaga a bolygóközi térbe áramlik ki, mind dúsabbak nehéz elemekben! Hogyan lehetséges ez? Csakis úgy, ha létezik egy olyan folyamat a Nap belsejében, amely nehéz elemeket termel, és ezek a nehéz elemek nem jutnak be a fotoszférába, hanem egyből a külsőbb tartományokba lövődnek ki! Ismét ott tartunk, hogy a Nap vulkános természetű kell legyen, és a Napvulkánok kürtői a fotoszférától elszigeteltek révén a fotoszférát nem dúsítják fel nehéz elemekben, de a külsőbb rétegeket már igen. És mivel a nehéz elemek, például a vas csak egy-milliárd Kelvin fok felett termelődnek, ezért a Napban ilyen rendkívül forró körzeteknek is létezniük kell. Ezek a rendkívül forró körzetek viszont már robbanásszerűen begyújtanak gyorsabb magreakciókat, amik felfűtik a körzetet, amely egyre nő, amíg el nem ér egy bizonyos kritikus méretet, és akkor forró buborékként felemelkedik, vulkáni kürtőt alakít ki maga után.
Igen ám, de ha a Napban valóban működik ilyen nehéz-elem termelő folyamat, akkor ez nem ma kezdődött, és akkor a Naprendszer égitestjein is rajta kellett hagynia nyomait. De éppen erre utaló nyomokat találtam! Ha ugyanis a meteoritok a Naprendszer születésekor képződtek, bennük még kevesebb nehéz elemnek kell lennie, mint a később képződöttekben. A meteoritokban ugyanis a hélium 3-as izotópjának a hidrogénhez viszonyított gyakorisága egy-százezred, míg a mai napkitörésekben ez ennek háromszorosára dúsul. Amíg a meteoritokban a vasgyakoriság 15 százezred, a fotoszférában már húsz-százezred, a napszélben 40-százezred, és egy aktív körzetben, ami a napkitöréseket szüli, ennek is tízszerese! Érdekes, de a hélium-3 a 4-es atomszámú héliumhoz képest is hasonló, következetes dúsulást mutat. És ezzel megdöbbentő, közvetlen bizonyítékát szereztük meg annak, hogy a Napban nehéz elemek termelődnek, amelyek az aktív körzeteken át juttatják ki anyagukat a Nap külső légkörébe, anélkül, hogy eközben a fotoszférával elkeverednének.
A napkitörések anyagellátása
Mindmáig nem eléggé tisztázott, vajon honnan is ered a napkitörések anyaga. A mai közfelfogás szerint a flérek anyaga egy összerobbanásban a korona anyagából kerül a napfoltokat átíveló mágneses erővonal-köteg ívének közepére, a fluxuscső hurkának tetejére, ahol a flérkitöréseket megfigyeljük. A megfigyelések szerint ugyanis a napkitörések leggyakrabban 10 000- 500 000 km-rel a Nap felszíne felett, a mágneses huroktetőkön keletkeznek. A nap felszínét fény-körzetnek, fotoszférának nevezik, ez egy mindössze 500 km vastag réteg. Innen ered a Nap kibocsátott fényének legnagyobb része. Efelett található a kromoszféra, amely élénk vörös színéről kapta nevét (színes gömbhéj). A kromoszféra sűrűsége százezerszer kisebb a fotoszféráénál. A kromoszféra 2 000- 10 000 km magasságig terjed, efelett már a napkorona található. A flérek energiájának fedezésére szükséges mágneses tér az általánosan vallott elképzelés szerint a huroktető feletti mágneses terek össze-futásából származik, mégpedig úgy, hogy a huroktető két oldalán ellentétes irányú mágneses terek áramlanak be a huroktető feletti függőlegesen felfelé álló síklapba (az áramlapba). Ennek során a napkitörések anyaga így az áramlap magasan fekvő körzeteiből, a koronából kellene a huroktetőbe lövődjön. A megfigyelések szerint a huroktetőkön a sűrűség százszor-ezerszer nagyobb a napkorona átlagos sűrűségénél.
Vizsgáljuk meg először is, mekkora lehet a napkitörések anyagának tömege! A napkitörések két fő osztályba sorolhatók. A tömör (kompakt) flérek magja 2 000 km méretű, a nagy napkitöréseké ennek ötszörösét is eléri, 10 000 km is lehet. A tömör napkitörések vízszintes kiterjedése 2 000 km * 2 000 km = 4 millió km2. Mivel függőleges kiterjedésük, vastagságuk is legfeljebb 2 000 km, ezért teljes térfogatuk 8 milliárd km3 (8*1024 cm3). Mivel egy körzetben található anyag tömege annál nagyobb, minél nagyobb a sűrűsége, ezért a napkitörések tömegéhez meg kell adni a sűrűséget is. Erre 10-11 - 10-12 g/cm3-t véve (a korona-beli sűrűség ezerszeresét) a tömör flérek tömegére 8*1012 - 8*1013 grammot kapunk. A nagy flérek térfogatára 6 * 1028 cm3-t, sűrűségére 10-10 g/cm3-t véve a teljes tömeg 6*1018 gramm lesz! Tekintve, hogy a kromoszféra teljes tömege 4*1018 gramm, a korona teljes tömege 5*1017 gramm, belátható, hogy ha egy szellem egy pillanat alatt a kromoszféra és a korona teljes tömegét a flérkitörés körzetébe röpítené, akkor sem lenne ott akkora a sűrűség, mint amennyit a színképelemzési mérések mutatnak. Ebből az alapvető megfontolásból tehát nyilvánvaló, hogy a napkitörések anyaga nem eredhet a kromoszférából és a koronából, hiszen abban a raktárban, amely kiadta ezt az anyagot, több anyagnak kell lennie, mint a fléreké, nem pedig kevesebbnek. Ráadásul a naplégkör elemzése azt is megmutatta, hogy nemhogy arról lenne szó, hogy a naplégkör kiürül és odarepül a flérkörzetbe, hanem fordítva: amikor flérkitörés lép fel, a kromoszféra és a korona anyagában is sűrűsödések lépnek fel! Az a raktár, ami a flérek anyagát szállítja, tehát a kromoszféra és a korona anyagához is hozzájárul. Ilyen raktár csak a Nap fotoszférája és a még mélyebben fekvő körzetek lehetnek.
A napkitörések anyagának összetétele
Világosan látni kell a két különböző magyarázat közti különbséget. Az egyik a mai, általánosan elfogadott kép. Eszerint a flérek energiája és anyaga a huroktető feletti, koronabeli körzetek
mágneses teréből és anyagából ered. A másik az általam kialakított új kép. Eszerint a flérek anyagát és energiáját a Nap belsejének fizikai folyamatai fedezik. Az általánosan elfogadott elképzelés szerint tehát a flérek anyagának a koronabeli anyag összetételével kellene megegyeznie. Az én elképzelésem viszont azt jósolja, hogy a flérkitörések a Nap mélyének robbanásos folyamataiból erednek, tehát kémiai összetételük különbözik a naplégkörétől, mégpedig annyiban, hogy dúsabbak a nehéz elemekben. Ezek tükrében vizsgáljuk meg: mit mondanak a mérések a napkitörések anyagának elemzéséről? A válasz: a flérekben az összes nehéz elem a hatos rendszámtól felfelé (a nitrogéntól) dúsabb a fotoszféra anyagánál. Sőt, dúsabb a kromoszféra és a korona anyagánál is! Erre a standard magyarázat az, hogy a flérek magas hőmérsékletűek, és ezen a hőmérsékleten a nehezen ionizálható elemek viszonylagos sugárzása nagyobb, mint alacsonyabb hőmérsékleten. Az ilyen érvelés szerint tehát ahhoz hasonlít, hogy magasabb hőmérsékleten több gyerek ugrik fel a padból, és jobban látszanak, de akkor is ugyanannyi gyerek van az osztályban, mint amikor hűvösebb van a tanteremben. Az elemdúsulás látszólagos mivoltát azonban az űrszondák mérései megcáfolták. Mivel az űrszonda három hónapos üzemelése alatt összesen nem észleltek annyi nehéz elemet, mint a flérkitörés napján, ebből következik, hogy ők ténylegesen megszámolva az osztályban ülő gyerekeket óriási, százszoros többletet találtak! Egyes elemekben, mint például a hélium 3-as változatában a dúsulás kitörésről kitörésre változik, elérheti a tízezerszeres dúsulást is. Ha ez tényleges, és nem csupán látszólagos dúsulás, az ismét a kitörések felszín alatti eredetét bizonyítja. Ez akkor ugrik előtérbe, ha előző az anyagellátásra vonatkozó megfontolásaink szemszögéből vizsgálódunk. Ha a flérek tömege a kromoszféra és korona együttes tömegénél is nagyobb, akkor, mivel a kisebb nem adhat ki magából nagyobbat magánál, a kitörések a felszín alatti eredetűek. Ha pedig a He-3 a kitörésekben tízezerszer gyakoribb, mint a naplégkörben, akkor a teljes naplégkörnél tízezerszer nagyobb tömegű naplégkör sem lenne elég ahhoz, hogy fedezze a kitörések egyetlen elemének, a He-3-nak anyag-szükségletét!
(folyt. köv.) Grandpierre Attila