Эволюция Солнца во время 23-го цикла. На изображении показан коллаж из 11 солнечных фотографий, сделанных спутником SOHO, на котором показан 11-летний цикл солнечной активности с минимумами около 1996 и 2006 годов и максимумом около 2001 года. Изображение предоставлено: SOHO/ESA/NASA
Международная группа астрономов под руководством исследователя из Женевского университета (UNIGE) показала, что магнитная активность Солнца оказывает существенное влияние на его сейсмические характеристики, вопреки предсказаниям предыдущих исследований. От этого зависят такие важные данные, как их размер, возраст и химический состав.
Эти результаты открывают путь к более глубоким исследованиям, чтобы лучше понять природу магнитной активности и ее влияние на звездные колебания. Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Астеросейсмология или, в случае с Солнцем, гелиосейсмология — это увлекательная отрасль астрономии, которая занимается колебаниями звезд.
«Чтобы понять это, нужно представить звезду как большой газовый шар, который постоянно движется. Внутри этой звезды есть волны или пульсации, которые заставляют ее вибрировать, подобно звуку, который раздается в музыкальном инструменте», — объясняет Жером Бетриси, научный сотрудник кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и первый автор исследования.
«Эти колебания заставляют поверхность звезды слегка двигаться и регулярно менять ее светимость. Благодаря очень точным инструментам мы можем обнаружить эти колебания светимости с Земли или из космоса», — продолжает исследователь.
Слушайте симфонию звезд
Наблюдая за этими изменениями, исследователи могут многое узнать о внутренней структуре звезды и определить важные свойства, такие как ее размер, возраст, химический состав или стадия жизни. Точное понимание свойств звезд важно, в том числе, для определения свойств окружающих их планет или прослеживания истории Млечного Пути.
Несмотря на некоторые крупные успехи последних десятилетий, астеросейсмология также показала, что существуют значительные различия между наблюдениями и предсказаниями теоретических моделей о том, как работают звезды.
За прошедшие годы с разной степенью успеха были разработаны различные методы для уменьшения этих расхождений. Однако ни один из существующих методов не учитывает магнитную активность звезд, поскольку ее влияние на результаты считается незначительным.
Международная команда Бетризе доказала обратное. Было обнаружено, что возраст Солнца, определенный гелиосейсмологией, значительно варьируется в зависимости от уровня активности солнечного цикла.
Чтобы дать порядок величины, Солнцу около 4,6 миллиардов лет, а между солнечными минимумами наблюдаются колебания до 300 миллионов лет. Хотя эти колебания могут показаться небольшими по сравнению с возрастом Солнца, ими уже можно пренебречь, учитывая точность, которой достигнут будущие космические миссии.
Сейсмический возраст Солнца коррелирует с циклом солнечной активности
Чтобы лучше понять влияние магнитной активности на Солнце, ученые проанализировали солнечные данные за 26,5 лет, охватывающие два полных цикла активности. Они разделили эти данные примерно на 90 небольших однолетних серий с интервалом в три месяца. Для каждой из этих серий был проведен сейсмический анализ, который позволил измерить эволюцию фундаментальных свойств Солнца, таких как масса, радиус и возраст, с течением времени.
Для проверки достоверности результатов использовались два независимых набора данных. Один из них поступил от сети наземных телескопов BiSON (Бирмингемская сеть солнечных колебаний) в Университете Бирмингема, другой — от прибора GOLF (Глобальные колебания на низких частотах) на борту спутника SOHO (Солнечная и гелиосферная обсерватория), который был спутником с середины 1990-х годов на орбите Солнца.
Независимо от тестируемой конфигурации возраст Солнца, определенный гелиосейсмологией, коррелировал с уровнем активности солнечного цикла. Они измерили средние отклонения около 6% между периодами солнечного минимума и максимума, что важно с точки зрения желаемой точности для будущих космических миссий по анализу других подобных звезд.
Например, миссия PLATO (PLANAnetary Transits and Oscillations of stars) направлена на достижение 10% точности определения возраста такой звезды, как Солнце.
Анализ данных GOLF и BiSON также показал, что влияние цикла активности на сейсмический возраст более выражено в более активном из двух рассмотренных циклов. Этот результат логичен и ожидаем с физической точки зрения.
«Однако Солнце не является особенно активной звездой. Это говорит о том, что влияние магнитной активности более активных звезд, таких как те, которые обнаружит ПЛАТО, может быть очень значительным», — добавляет Бетриси.
Светлое будущее изучения магнитной активности звезд
Результаты этого исследования показывают, что магнитная активность звезд представляет собой серьезную проблему для будущих космических миссий, таких как PLATO, особенно с точки зрения характеристики наиболее активных звезд. «Однако это открытие также открывает множество интересных исследовательских перспектив», — заключает Бетриси.
Магнитная активность звезд оказывает существенное влияние на звездные колебания, что затрудняет точное определение фундаментальных свойств, таких как масса, радиус и возраст звезд. Для будущих космических миссий это означает, что необходимо будет разработать более сложные методы, позволяющие учитывать это магнитное влияние.
Проблемы, связанные с магнитной активностью, также побудят исследователей к дальнейшему изучению этого явления. Это может привести к лучшему пониманию звездной физики, особенно в отношении того, как магнитные поля взаимодействуют с внутренними вибрациями звезд. Это исследование также может улучшить наше понимание циклов активности звезд, которые похожи на солнечные циклы.
Информация от: Женевским университетом
