Впечатление художника от звезды, похожей на Солнце, с супервспышкой в видимом свете. Фото предоставлено: МПС/Алексей Чижик
Нет никаких сомнений в том, что Солнце — темпераментная звезда, о чем свидетельствуют необычно сильные солнечные бури в этом году. Некоторые из них вызывали замечательные полярные сияния даже в низких широтах. Но может ли наша звезда разозлиться еще больше?
Свидетельства самых жестоких солнечных «истерик» можно найти в стволах доисторических деревьев и в образцах тысячелетнего ледникового льда. Однако частоту супервспышек по этим косвенным источникам определить невозможно. А прямые измерения количества радиации, достигающей Земли от Солнца, стали доступны только с начала космической эры.
Еще один способ узнать больше о долгосрочном поведении нашего Солнца — обратиться к звездам, что и является подходом нового исследования. Работа опубликована в журнале Science.
Современные космические телескопы наблюдают тысячи и тысячи звезд и фиксируют колебания их яркости в видимом свете. Супервспышки, выделяющие за короткий промежуток времени энергии более октиллиона джоулей, проявляются в данных наблюдений как короткие, ярко выраженные пики яркости.
«Мы не можем наблюдать Солнце в течение тысяч лет», — объяснил профессор доктор. Сами Соланки, директор MPS и соавтор, объяснил основную идею исследования. «Однако вместо этого мы можем наблюдать за поведением тысяч солнцеподобных звезд в течение коротких периодов времени. Это помогает нам оценить, как часто происходят супервспышки», — добавляет он.
Ищу близких родственников Солнца
В текущем исследовании в команду входят исследователи из Университета Граца (Австрия), Университета Оулу (Финляндия), Национальной астрономической обсерватории Японии, Университета Колорадо в Боулдере (США) и Комиссариата по атомной и альтернативной энергии Японии. Париж-Сакле и Университет Париж-Сите проанализировали данные 56 450 солнцеподобных звезд, наблюдавшихся космическим телескопом НАСА «Кеплер» в период с 2009 по 2013 год. стал.
«В целом данные Кеплера предоставляют нам доказательства 220 000-летней звездной активности», — сказал профессор доктор. Александр Шапиро из Университета Граца.
Ключом к исследованию стал тщательный отбор звезд, которые необходимо было принять во внимание. Ведь выбранные звезды должны быть особо близкими «родственниками» Солнца. Поэтому ученые допустили только звезды, температура поверхности и яркость которых были аналогичны солнечной.
Исследователи также исключили многочисленные источники ошибок, такие как космические лучи, пролетающие астероиды или кометы, а также звезды, не похожие на Солнце, которые могут случайно вспыхнуть рядом с звездой, похожей на Солнце, на изображениях Кеплера. Для этого команда тщательно проанализировала изображения каждой потенциальной супервспышки — размером всего в несколько пикселей — и подсчитала только те события, которые можно было с уверенностью отнести к одной из выбранных звезд.
Таким образом, исследователи выявили 2889 супервспышек на 2527 из 56 450 наблюдаемых звезд. Это означает, что в среднем звезда типа Солнца производит супервспышку примерно раз в столетие.
«Высокопроизводительные расчеты динамо-динамо этих звезд, подобных Солнцу, легко объясняют магнитное происхождение интенсивного выделения энергии во время таких супервспышек», — сказал соавтор доктор. Аллан Саша Брун из Комиссариата по атомной и альтернативной энергии Париж-Сакле и Университета Париж-Сите.
Удивительно распространено
«Мы были очень удивлены тем, что у звезд, подобных Солнцу, наблюдаются такие частые супервспышки», — сказал ведущий автор исследования доктор. Валерий Васильев из МПС. Предыдущие исследования других исследовательских групп выявили средние интервалы в тысячу или даже десять тысяч лет.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Однако предыдущие исследования не смогли определить точный источник наблюдаемой вспышки и поэтому пришлось ограничиться звездами, которые не имели на изображениях телескопа очень близких соседей. Настоящее исследование является наиболее точным и чувствительным на сегодняшний день.
Более длительные средние интервалы времени между экстремальными солнечными явлениями также были предложены в исследованиях, направленных на поиск доказательств сильных солнечных бурь на Земле. Когда особенно сильный поток энергичных частиц от Солнца достигает атмосферы Земли, они производят заметное количество радиоактивных атомов, таких как радиоактивный изотоп углерода 14C.
Эти атомы затем откладываются в природных архивах, таких как годичные кольца и ледниковый лед. Даже тысячи лет спустя внезапный приток высокоэнергетических солнечных частиц можно определить, измерив количество 14C с помощью современных технологий.
Это позволило исследователям идентифицировать пять экстремальных событий солнечных частиц и трех кандидатов за последние двенадцать тысяч лет голоцена, что привело к средней частоте их возникновения один раз в 1500 лет.
Наибольшее насилие, вероятно, произошло в 775 году нашей эры. Однако вполне возможно, что такие сильные события с частицами, а также больше супервспышек на Солнце происходили чаще в прошлом.
«Неясно, всегда ли гигантские вспышки сопровождаются корональными выбросами массы и какова связь между супервспышками и экстремальными событиями солнечных частиц. Это требует дальнейших исследований», — подчеркнул соавтор профессор, доктор. Илья Усоскин из Университета Оулу в Финляндии. Таким образом, рассмотрение наземных свидетельств прошлых экстремальных солнечных событий может привести к недооценке частоты супервспышек.
Предсказание опасной космической погоды
Новое исследование не показывает, когда Солнце подвергнется следующей атаке. Однако результаты требуют осторожности. «Новые данные являются ярким напоминанием о том, что даже самые экстремальные солнечные явления являются частью естественного репертуара Солнца», — сказал соавтор доктор. Наталья Кривова из МПС.
Во время события Кэррингтона 1859 года, одной из самых сильных солнечных бурь за последние 200 лет, телеграфная сеть рухнула на большей части Северной Европы и Северной Америки. Подсчитано, что связанная с ней вспышка высвободила лишь сотую часть энергии супервспышки. Сегодня, помимо инфраструктуры на поверхности Земли, особой опасности подвергаются спутники.
Поэтому наиболее важной подготовкой к сильным солнечным бурям является надежный и своевременный прогноз. В качестве меры предосторожности можно, например, отключить спутники. С 2031 года космический корабль ЕКА Vigil будет помогать в прогнозировании.
Со своей наблюдательной позиции в космосе он будет смотреть на Солнце сбоку и раньше, чем земные зонды, заметит, когда на нашей звезде назревают процессы, которые могут спровоцировать опасную космическую погоду. MPS в настоящее время разрабатывает поляриметрический и магнитный формирователь изображения для этой миссии.
Информация от: Обществом Макса Планка.
