Дослідження 369 схожих на Сонце зірок показує, що зміни яскравості нашого світила порівняно з ними більш слабкі, але чи буде так завжди?
Сонце постійно змінюється. Напевно, всі знають про 11-річний цикл сонячної активності, сонячні плями, що свідчать про магнітну активність світила, і спалахи на ньому, що викликають магнітні бурі на Землі. Однак, як виявилося, за космічними мірками Сонце надзвичайно постійно. Такого висновку дійшли астрономи з Інституту досліджень Сонячної системи Макса Планка (MPS) та їхні колеги, вперше порівнявши Сонце з 369 іншими зірками зі схожими властивостями. Більшість з них показали набагато сильніші зміни. Про результати дослідники розповіли в журналі Science.
Виникає важливе питання про те, чи є «слабкість» Сонця його основною рисою, чи наша зірка протягом принаймні декількох тисячоліть просто переживала надзвичайно спокійну фазу? А рівень його активності змінюється протягом багатьох тисяч або навіть мільйонів років
За останні тисячоліття ступінь зміни сонячної активності, і, відповідно, яскравість сонця, може бути реконструйована різними методами. Так, з 1610 року є достовірні записи про сонячні плями. Розподіл радіоактивних ізотопів вуглецю і берилію по кільцях дерев і шарах крижаних кернів (зразків льоду, що сформувався в льодовиках за багато років) дозволяє зробити висновки про рівень сонячної активності за останні 9000 років. За цей період часу дослідники виявили регулярно повторювані коливання сонячної активності за величиною зіставні з тими, які безпосередньо спостерігалися в останні десятиліття. Однак, порівняно з майже 4,6 мільярдами років тривалості життя Сонця, 9000 років це мить.
Оскільки неможливо визначити, наскільки активно Сонце було в первісні часи, астрономи вирішили з'ясувати, чи поводиться Сонце «нормально» порівняно з іншими зірками. Для цього вони відібрали зірки, які за своїми властивостями нагадують Сонце. Крім температури поверхні, віку і частки елементів, більш важких, ніж водень і гелій, дослідники, насамперед, дивилися на період обертання.
Швидкість, з якою зірка обертається навколо своєї осі, є критично важливим параметром. Адже саме обертання зірки призводить до створення її магнітного поля, яке служить рушійною силою, відповідальною за всі коливання активності. Стан магнітного поля визначає, як часто Сонце випускає високоенергійне випромінювання і викидає з високою швидкістю в космос частинки і хмари плазми під час сильних вивержень.
Для вибору кандидатів дослідники скористалися даними вимірювань космічного телескопа «Кеплер» (НАСА), який зафіксував флуктуації яскравості приблизно 150 000 зірок головної послідовності (тобто тих, які знаходяться в середині їх часу життя) з 2009 по 2013 рік. З цього величезного набору вони вибрали ті зірки, які обертаються один раз навколо своєї осі протягом 20-30 днів. Нагадаємо, Сонцю для цього потрібно близько 24,5 дня. Дослідники змогли додатково скоротити цю вибірку, використовуючи дані європейського космічного телескопа Gaia. У результаті залишилося 369 зірок, які також нагадують Сонце за іншими основними властивостями.
Точний аналіз зміни яскравості цих зірок з 2009 по 2013 рік показав, що вони демонструють набагато більші коливання яскравості, ніж наше світило. У той час як між максимумом і мінімумом активності сонячне випромінювання коливалося в середньому всього на 0,07 відсотка, у інших зірок різниця була приблизно в п'ять разів більшою. За власним визнанням, автори роботи були дуже здивовані тим, що більшість схожих на Сонце зірок набагато більш активно, ніж Сонце.
Однак неможливо точно визначити період обертання всіх зірок, що спостерігаються телескопом Кеплера. Щоб зробити це, астрономи повинні знайти певні періодично повторювані провали у світності зірки. Ці провали пов'язані із зоряними плямами, які, періодично з'являючись у полі зору телескопа через обертання зірки, затемнюють її поверхню. Однак для багатьох зірок такі періодичні потемнення не можуть бути виявлені, оскільки вони губляться в шумі вимірених даних і в перекриваючих коливаннях яскравості іншої природи. Якщо дивитися через телескоп Кеплера на Сонці, то можна не виявити період його обертання.
Тому дослідники також вивчили понад 2500 схожих на Сонце зірок з невідомими періодами обертання. І виявилося, що їх яскравість коливалася набагато менше, ніж у першої групи.
Ці результати допускають дві інтерпретації. Можливо, існує якась фундаментальна відмінність між зірками з відомим і невідомим періодом обертання. Також можливо, що зірки з відомими і подібними Сонцю періодами обертання показують нам діапазон коливань активності, на які здатне наше Сонце. Це означає, що наша зірка була надзвичайно слабка протягом останніх 9000 років, а на дуже великих часових масштабах також можливі інтервали з набагато більшими коливаннями.
Однак поки немає причин для занепокоєння. В осяжному майбутньому немає ніяких ознак виникнення сонячної «гіперактивності». Навпаки: протягом останнього десятиліття Сонце проявляло себе досить слабко, навіть за своїми низькими стандартами. Так що поведінка Сонця скоро не зміниться.
За матеріалами Інституту досліджень Сонячної системи Макса Планка.