В прошлом году наблюдалась значительная солнечная активность. Это было особенно актуально в мае, когда произошло более 350 солнечных бурь, солнечных вспышек и геомагнитных бурь. Это включало в себя самую сильную солнечную бурю за 20 лет, которая вызвала полярные сияния на гораздо более низких широтах, чем обычно, и самую сильную солнечную вспышку, наблюдавшуюся с декабря 2019 года. Учитывая угрозу, которую они представляют для радиосвязи, энергетических сетей, навигационных систем, а также космических кораблей и астронавтов, многочисленные агентства активно следить за поведением Солнца, чтобы узнать больше о его долгосрочном поведении.
Однако астрономы еще не определили, может ли Солнце производить «супервспышки» и как часто они могут происходить. Хотя годичные кольца и образцы ледникового льда тысячелетней давности эффективны для регистрации самых мощных супервспышек, они не являются эффективными способами определения их частоты, а прямые измерения солнечной активности стали доступны только с космической эры. В недавнем исследовании международная группа исследователей применила новый подход. Анализируя данные Кеплера о десятках тысяч звезд типа Солнца, они подсчитали, что такие звезды, как наша, производят супервспышки примерно раз в столетие.
Исследование было проведено Институтом исследования солнечной системы reseMax-Planck (MPS), Геофизической обсерваторией Соданкюля (SGO) и исследовательским отделом космической физики и астрономии Университета Оулу, Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). Лаборатория физики атмосферы и космоса (ЛАСП) Университета Колорадо в Боулдере (UCF), Национальная солнечная обсерватория (НСО), Комиссариат Атомная и альтернативная энергия Париж-Сакле и Университета Париж-Сите, а также нескольких университетов. Статья, посвященная их исследованию, недавно появилась в журнале. Наука.
Супервспышки отличаются интенсивным излучением, которое они излучают, около 1032 эрг, или 6,2444 электронвольта (эВ). Для сравнения рассмотрим событие Кэррингтона 1859 года, одну из самых сильных солнечных бурь за последние 200 лет. Хотя эта солнечная вспышка вызвала масштабные разрушения, приведшие к разрушению телеграфных сетей в Северной Европе и Северной Америке, она высвободила лишь сотую часть энергии супервспышки. В то время как годичные кольца и образцы ледников фиксировали мощные события в прошлом, возможность наблюдать тысячи звезд одновременно учит астрономов многому о том, как часто происходят самые мощные вспышки.
Это, безусловно, справедливо в отношении космического телескопа «Кеплер», который в течение многих лет непрерывно отслеживал около 100 000 звезд главной последовательности на предмет признаков периодических провалов, указывающих на присутствие экзопланет. В этих же наблюдениях зафиксировано бесчисленное количество солнечных вспышек, которые в наблюдательных данных проявлялись в виде коротких ярко выраженных пиков яркости. Как объяснил в пресс-релизе профессор доктор Сами Соланки, директор MPS и соавтор статьи:
«Мы не можем наблюдать Солнце в течение тысяч лет. Однако вместо этого мы можем отслеживать поведение тысяч звезд, очень похожих на Солнце, в течение коротких периодов времени. Это помогает нам оценить, как часто происходят супервспышки».
Для своего исследования команда проанализировала данные, полученные Кеплером от 56 450 звезд типа Солнца в период с 2009 по 2013 год. Оно заключалось в тщательном анализе изображений на наличие признаков потенциальных супервспышек, размер которых составлял всего несколько пикселей. Команда также была осторожна в выборе звезд, принимая во внимание только те, чья температура и яркость поверхности были аналогичны солнечной. Исследователи также исключили потенциальные источники ошибок, в том числе космическое излучение, переходные явления (астероиды или кометы) и другие типы звезд, вспыхивающие вблизи звезд, подобных Солнцу.
В общей сложности данные «Кеплера» предоставили команде доказательства 220 000-летней звездной активности. Благодаря этому им удалось идентифицировать 2889 супервспышек от 2527 наблюдаемых звезд, что дает в среднем одну супервспышку на звезду за столетие. Хотя предыдущие исследования выявили средние интервалы в тысячу или даже десять тысяч лет, эти исследования не смогли определить точный источник наблюдаемых вспышек. Им также пришлось ограничиться звездами, не имеющими близких соседей, что сделало это последнее исследование наиболее точным и чувствительным на сегодняшний день.
Тем не менее, предыдущие исследования, в которых учитывались косвенные доказательства и наблюдения, сделанные в последние несколько десятилетий, показали более длинные интервалы между супервспышками. Всякий раз, когда Солнце в прошлом выпускало большое количество энергичных частиц, достигавших атмосферы Земли, в результате взаимодействия образовывалось заметное количество радиоактивного углерода-14 (C14). Этот изотоп будет оставаться в образцах деревьев и ледников в течение тысяч лет медленного распада, что позволит астрономам идентифицировать мощные солнечные события и определить, как давно они произошли.
Этот метод позволил исследователям идентифицировать пять экстремальных событий солнечных частиц и трех кандидатов за последние двенадцать тысяч лет, что предполагает среднюю частоту одной супервспышки за 1500 лет. Тем не менее, команда признает, что вполне возможно, что в прошлом происходили более жестокие события с солнечными частицами и супервспышки. «Неясно, всегда ли гигантские вспышки сопровождаются корональными выбросами массы и какова связь между супервспышками и экстремальными событиями солнечных частиц», — сказал соавтор профессор, доктор Илья Усоскин из Университета Оулу. «Это требует дальнейшего расследования».
Хотя новое исследование не показывает, когда на Солнце произойдет следующая супервспышка, результаты требуют осторожности. «Новые данные являются ярким напоминанием о том, что даже самые экстремальные солнечные явления являются частью естественного репертуара Солнца», — сказала соавтор доктор Натали Кривова из MPS. Между тем, лучший способ оставаться готовым — регулярно следить за Солнцем, чтобы обеспечить надежные прогнозы и заблаговременные предупреждения. К 2031 году эти усилия будут подкреплены проектом ЕКА. Бдение зонд, которому MPS помогает посредством разработки прибора для поляриметрической и магнитной визуализации (PHI).
Дополнительная литература: MPS, Наука
