Наше солнце менее активно, чем похожие звезды
AstroNews.ru - 01 Мая 2020 13:51:54
По космическим меркам солнце необычайно однообразно, пришли к выводу исследователи из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы. Впервые ученые сравнили Солнце с сотнями других звезд с аналогичными периодами вращения. Большинство звезд дает гораздо более сильные вариации. Это поднимает вопрос о том, проходило ли Солнце необычайно спокойную фазу в течение нескольких тысячелетий.
Степень, в которой изменяется солнечная активность (и, следовательно, количество солнечных пятен и яркость Солнца), может быть реконструирована с использованием различных методов, по крайней мере, в течение определенного периода времени. Например, с 1610 года были достоверные записи о солнечных пятнах, покрывающих Солнце. Распределение радиоактивных разновидностей углерода и бериллия в древесных кольцах и ледяных кернах позволяет сделать выводы об уровне солнечной активности за последние 9000 лет. За этот период времени ученые обнаруживают регулярно повторяющиеся колебания сопоставимой силы, как в течение последних десятилетий. «Однако, по сравнению со всей продолжительностью жизни Солнца, 9000 лет - это мгновение ока», - говорит ученый MPS доктор Тимо Рейнхольд, первый автор нового исследования. Ведь нашей звезде почти 4,6 миллиарда лет. «Возможно, что в течение тысячелетий Солнце проходило спокойную фазу, и поэтому мы имеем искаженное представление о нашей звезде», - добавляет он.
Поскольку невозможно определить, насколько активно Солнце было в первобытные времена, ученые могут прибегнуть только к звездам: вместе с коллегами из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии и Школы космических исследований в Южной Корее исследователи MPS выяснилось, ведет ли себя Солнце "нормально" по сравнению с другими звездами. Это может помочь классифицировать его текущую деятельность.
Для этого исследователи отобрали звезды-кандидаты, которые по своим свойствам напоминают Солнце. Помимо температуры поверхности, возраста и доли элементов, более тяжелых, чем водород и гелий, исследователи прежде всего смотрели на период вращения. «Скорость, с которой звезда вращается вокруг своей оси, является критически важной переменной», - объясняет профессор доктор Сами Соланки, директор MPS и соавтор новой публикации. Вращение звезды способствует созданию ее магнитного поля в динамическом процессе внутри нее. «Магнитное поле является движущей силой, ответственной за все колебания активности», - говорит Соланки. Состояние магнитного поля определяет, как часто Солнце испускает энергетическое излучение и швыряет частицы с высокой скоростью в космос при сильных выбросах, как много темных пятен и ярких областей на его поверхности - и, следовательно, также как ярко светит Солнце.
Полный каталог, содержащий периоды вращения тысяч звезд, был доступен только за последние несколько лет. Он основан на данных измерений космического телескопа НАСА «Кеплер», который зафиксировал флуктуации яркости приблизительно 150000 звезд главной последовательности (то есть тех, которые находятся в середине их отрезке жизни) с 2009 по 2013 год. Исследователи изучили этот огромный каталог и выбрали звезды, которые совершают один оборот вокруг своей оси в течение 20-30 дней. Солнцу для этого нужно около 24,5 дней. Исследователи смогли дополнительно сузить эту выборку, используя данные европейского космического телескопа Gaia. В итоге осталось 369 звезд, которые также напоминают Солнце по другим фундаментальным свойствам.
Точный анализ изменения яркости этих звезд с 2009 по 2013 год показывает четкую картину. В то время как между активной и неактивной фазами солнечное излучение колебалось в среднем всего на 0,07 процента, другие звезды демонстрировали гораздо большие колебания. Их колебания обычно были примерно в пять раз сильнее. «Мы были очень удивлены тем, что большинство похожих на Солнце звезд гораздо более активно», - говорит доктор Александр Шапиро из MPS, который возглавляет исследовательскую группу «Соединение солнечной и звездной вариативностей».
Однако невозможно определить период вращения всех звезд, наблюдаемых телескопом Кеплер. Чтобы сделать это, ученые должны найти определенные периодически повторяющиеся провалы в световой яркости звезды. Эти провалы можно проследить до звездных пятен, которые затемняют поверхность звезды, поворачиваются за пределы поля зрения телескопа, а затем снова появляются через определенный промежуток времени. «Для многих звезд такие периодические потемнения не могут быть обнаружены; они теряются в шуме измеренных данных и в перекрывающих колебаниях яркости», - объясняет Рейнхольд. Если смотреть через телескоп Кеплера, даже Солнце не выдаст период своего вращения.
Поэтому исследователи также изучили более 2500 похожих на Солнце звезд с неизвестными периодами вращения. Их яркость колебалась намного меньше, чем у другой группы.
Эти результаты допускают две интерпретации. Может быть все еще необъяснимое фундаментальное различие между звездами с известным и неизвестным периодом вращения. «Также возможно, что звезды с известными и подобными Солнцу периодами вращения показывают нам фундаментальные колебания активности, на которые способно Солнце», - говорит Шапиро. Это будет означать, что наша звезда была необычайно слаба в течение последних 9000 лет и что на очень больших временных масштабах также возможны фазы с гораздо большими колебаниями.
Однако нет причин для беспокойства. В обозримом будущем нет никаких признаков такой солнечной «гиперактивности». Напротив: в течение последнего десятилетия Солнце проявляло себя довольно слабо, даже по своим низким стандартам. Прогнозы активности на следующие одиннадцать лет показывают, что это скоро не изменится.