Солнце, позволившее появиться жизни на Земле и до сих пор поддерживающее на нашей планете комфортные условия, оказалось довольно необычным, как выяснили ученые, сравнившие его активность с активностью подобных звезд.
«Мы были очень удивлены тем, что большинство подобных Солнцу звезд оказались гораздо более активны, чем наше светило», — сказал Александр Шапиро, физик из Института исследований солнечной системы имени Макса Планка в Германии и соавтор нового исследования.
Ученые, разумеется, хорошо знакомы с текущим поведением Солнца и проводят астрономические наблюдения за темными пятнами на его поверхности как минимум 400 лет. Эти пятна дают нам важную информацию о деятельности Солнца: они движутся под действием магнитного поля звезды и из-за них происходят мощные выбросы солнечного ветра и материи. Большее количество солнечных пятен обычно означает повышенную солнечную активность.
Разумеется, 400 лет — ничтожный промежуток времени в сравнении с возрастом Солнца, который составляет порядка 4.6 миллиардов лет, поэтому ученые всеми силами пытаются его увеличить. Например, в этом им помогают кольца на деревьях. Все дело в том, что Землю постоянно бомбардируют высокоэнергетические космические лучи, из-за чего в деревьях вместо привычного углерода-12 начинает накапливаться радиоактивный углерод-14.
Дендрохронология позволила выяснить, что в 774 году произошла очень сильная солнечная вспышка.
Но, с другой стороны, по время пиков активности нашего Солнца именно оно становится основным поставщиком высокоэнергетических частиц, из-за чего деревья накапливают больше углерода-14. А с учетом того, что они имеют ярко выраженные кольца, можно проследить «бурные» годы нашей звезды как минимум на 9000 лет назад — именно такой возраст имеет самое старое из найденных давно умерших и погребенных под землей деревьев, на котором удалось идентифицировать кольца.
В итоге ученые выяснили, что активность Солнца за 9000 лет менялась достаточно слабо — однако это не значит, что такая выборка является репрезентативной для всех 4.6 миллиардов лет существования нашей звезды. «По сравнению со всей продолжительностью жизни Солнца 9000 лет — это как мгновение ока», — сказал Тимо Рейнхольд, ведущий автор нового исследования и астрофизик из Института исследований солнечной системы имени Макса Планка. «Вполне возможно, что Солнце уже тысячи лет находится в спокойном состоянии, и поэтому мы имеем искаженное представление о нашей звезде».
Сравнение изменения яркости Солнца и похожей на него звезды за 4 года наблюдений.
Рейнхольд и его коллеги решили сравнить известную активность Солнца с аналогичными звездами в Млечном пути. Увы, Солнце не является крупной звездой, поэтому даже на расстоянии всего в десяток световых лет самые мощные телескопы не позволяют разглядеть диски таких же звезд, поэтому ученые решили пойти другим путем.
Все дело в том, что эти темные пятна на сверкающем плазменном шаре, очевидно, влияют на яркость звезды. Поскольку все звезды вращаются, и мы видим лишь одну их сторону, то одни и те же солнечные пятна для нас то появляются, то исчезают, вызывая тем самым колебания яркости звезды, и измерение этого — уже дело техники.
Этот тип данных является основой для одного из основных методов обнаружения экзопланет: если планета находится на одной линии между Землей и своей звездой, то она снизит яркость последней, и по уровню снижения и цикличности этого процесса можно определить некоторые характеристики далекой планеты. Поэтому космический телескоп НАСА «Кеплер» был приспособлен для измерения крошечных изменений яркости отдельной звезды с течением времени и собрал за 11 лет работы огромный набор таких данных. Так что ученым, стоящим за новым исследованием, осталось только систематизировать и обработать всю собранную информацию.
Транзитный метод обнаружения экзопланет.
Астрономы сузили коллекцию из десятков тысяч звезд, данные по которым собирал «Кеплер», сфокусировавшись на тех, которые имеют примерно такую же температуру поверхности, гравитацию, возраст и содержание металлов, что и наше Солнце. Затем они разделили эти звезды на две группы: первую, содержащую 369 звезд, которые совершают полный оборот каждые 20-30 дней, и вторую, содержащую 2529 звезд, для которых ученые не смогли рассчитать период вращения.
Для сравнения, наше Солнце имеет период вращения 24.5 дня, то есть попадает в первую группу. С другой стороны, для инопланетных астрофизиков, если они, конечно, будут пользоваться теми же методами, наша звезда скорее всего попадет во вторую группу, так как темные пятна на ней обычно исчезают гораздо быстрее периода вращения, что мешает точно идентифицировать его.
Проанализировав обе группы, исследователи пришли к интересному заключению: так, если включать Солнце в первую группу звезд, которые имеют схожий период вращения, то наше светило оказывается на редкость спокойным, в среднем в 5 раз менее активным как минимум за последние 9000 лет.
С другой стороны, активность нашего Солнца достаточно близка к усредненной активности звезд во второй группе. Однако тут проблема в том, что период вращения является ключевой деталью: звезда может быть крайне активной, но из-за огромного периода вращения ее яркость со временем будет меняться незначительно. С другой стороны, у не самой активной звезды с маленьким периодом вращения яркость будет меняться куда резче, что опять же искажает статистику.
Поэтому исследователи сейчас активно работают над тем, чтобы рассчитать периоды вращения звезд во второй группе. Но уже можно сказать, что нам повезло, и Солнце является достаточно спокойной звездой: большая часть вспышек остаются безвредными для нашей планеты, а разрушительные для наших технологий на поверхности и орбите проходят раз в 100 лет или реже. И, к счастью, нет никаких признаков того, что наше светило вскоре станет «буйным»: ученые считают, что предстоящий 11-летний солнечный цикл не будет выделяться чрезмерной активностью.
