Мы живем со звездой, которая излучает вспышки достаточно мощные, чтобы разрушить все на Земле. Телекоммуникации, электросети и даже сама жизнь страдают от сильной солнечной активности. Но яростные вспышки Солнца — это почти ничто по сравнению с супервспышками, излучаемыми другими звездами. Почему случаются вспышки? А что происходит на далеких звездах, чтобы увеличить мощность их вспышек?
Ответ звучит просто: это физика. Или, если быть более точным, солнечная и звездная физика. По сути, вспышка — это выброс магнитной энергии из активной области звезды. На Солнце мы видим такого рода активность, связанную с группами солнечных пятен, которые имеют сильные силовые линии магнитного поля. Запасенная магнитная энергия накапливается, и в конечном итоге линии «защелкиваются» и высвобождают эту энергию. Он ускоряет заряженные частицы в солнечной плазме и посылает в космос всплеск электромагнитного излучения.
Объяснение супервспышек на других звездах
Такая же последовательность событий происходит и на других звездах. У других звезд есть пятна, хотя те, которые мы видим с Земли, обычно намного больше солнечных. В некоторых случаях звездные пятна могут покрывать до трети «поверхности» звезды с прикрепленными к ней магнитными полями. Поэтому неудивительно, что эти звезды также будут генерировать вспышки.
Ученые обычно называют эти вспышки звездными вспышками. Некоторые звезды достаточно активны, чтобы производить «супервспышки», которые обычно в 100–10 000 раз ярче вспышек на Солнце. Супервспыхивающие звезды имеют более сильные магнитные поля, чем Солнце, что объясняет их более яркую активность. Интересно, что некоторые из этих вспышек сопровождаются неожиданной вспышкой яркости, за которой затем следует менее интенсивная и более продолжительная вспышка.
Ученые хотели знать, почему этот интересный «сбой» во вспышках возникает при супервспышках. Итак, команда под руководством постдокторанта Кая Янга и доцента Сюдуна Сана из Института астрономии Гавайского университета обратилась к Солнцу, чтобы создать полезную модель этого явления. Затем они изучили кривые блеска звезд в данных телескопов «Кеплер» и TESS, чтобы найти своеобразный «пиковый скачок» в излучении света.
«Применяя то, что мы узнали о Солнце, к другим, более холодным звездам, мы смогли определить физику, вызывающую эти вспышки, хотя мы никогда не могли видеть их напрямую», — сказал Янг. «Изменение яркости этих звезд с течением времени фактически помогло нам «увидеть» эти вспышки, которые на самом деле слишком малы, чтобы их можно было наблюдать напрямую».
Моделирование вспышек
Невозможно увидеть явления, вызывающие «пики-удары» у других звезд. Итак, Ян и его команда изучили то, что постоянно формируется на Солнце: корональные петли. Первоначально астрономы подозревали, что видимый свет от вспышек на других звездах (и на Солнце) исходил из нижних слоев звездной атмосферы. Они нагреваются перегретыми частицами, которые получают энергию от магнитных вспышек (так называемое «пересоединение») и выпадают из короны.
Процесс пересоединения включает в себя большие петли намагниченной плазмы, которые простираются от поверхности Солнца до короны. Они ломаются, а затем снова соединяются. Это высвобождает много энергии за очень короткий промежуток времени. Этот процесс перегревает плазму, которая активизирует вспышечную активность. Команда на Гавайях спросила, может ли тот же процесс вызвать тот же резкий сбой, который они наблюдали у других звезд. Взяв солнечные данные и наблюдения TESS и Kepler, Ян адаптировал гидродинамическое моделирование, используемое для создания моделей солнечных петель. Он увеличил масштаб и обнаружил, что большая энергия вспышки перекачивает в петли много массы. Это создает плотное излучение видимого света в начале вспышки, очень похожее на сценарий пика.
Модель, созданная Янгом и его командой, воспроизводит события на Солнце и вполне может объяснить вспышки, наблюдаемые на других звездах, особенно в данных TESS. Дальнейшие исследования и наблюдения должны быть сосредоточены на времени и месте возникновения этих вспышек. Команда отмечает, что более экстремальные ультрафиолетовые наблюдения могут помочь им понять основную физику супервспышек.
Супервспышки и жизнь
Жизнь на планетах вокруг звезд с супервспышками была бы, по меньшей мере, интересной. Наиболее активными супервспышечными звездами являются карлики М-, К- и G-типов. Самые мощные супервспышки, вероятно, уничтожили бы жизнь на близлежащих планетах или, по крайней мере, привели бы к серьезным событиям вымирания. Однако звезды, испускающие «не такие мощные» вспышки, могут стимулировать создание органических соединений, необходимых для жизни. Возможно, это часть истории жизни на нашей планете.
Люди часто спрашивают, что произойдет, если на Солнце произойдет супервспышка. Вероятно, это не произойдет в течение длительного времени, но он определенно способен излучать очень сильные волны. Свидетельства существования сильного явления, существовавшего более 14 000 лет назад, выгравированы на стволах деревьев того времени. Совсем недавно сильный шторм под названием «Событие Кэррингтона» нарушил работу зарождающихся линий телеграфной связи по всему миру. В 1989 году еще один шторм вывел из строя энергосистему в некоторых частях северо-востока Северной Америки.
Итак, хотя нам и не повезло иметь звезду, посылающую на нас супервспышки, мы подвергаемся риску из-за гораздо меньшей активности Солнца. Изучение ее вспышек, а также вспышек других звезд дает ученым хорошее представление о том, чего ожидать и, возможно, когда-нибудь, как предсказывать такие бури с большей точностью.
Для дополнительной информации
Обнаружена физика, лежащая в основе необычного поведения супервспышек звезд
Возможный механизм «поздней фазы» звездных вспышек белого света
Самый крупный из известных солнечных штормов обрушился на Землю 14 300 лет назад
