Analiza 40 lat badań. Unikalny wgląd w wewnętrzne życie Słońca
Naukowcy przeanalizowali ponad 40 lat danych astronomicznych, aby odkryć dowody na to, że wewnętrzna struktura Słońca subtelnie zmienia się z jednego minimum cyklu słonecznego na drugi.
Słońce przechodzi około 11-letni cykl aktywności magnetycznej. Jego najspokojniejszą fazą jest tzw. minimum słoneczne, okres, w którym liczba plam słonecznych spada, pola magnetyczne słabną, a powierzchnia gwiazdy staje się bardziej jednolita.
Międzynarodowy zespół astrofizyków postanowił sprawdzić, co w tym czasie dzieje się pod powierzchnią naszej gwiazdy. Wykorzystano dane z sieci sześciu teleskopów rozmieszczonych na świecie, znanej jako Birmingham Solar-Oscillations Network (BiSON). Na ich podstawie przeanalizowano cztery kolejne minima słoneczne oddzielające cykle aktywności 21–25.
Badacze skupili się na bardzo subtelnych drganiach Słońca
Powstają one wskutek fal akustycznych uwięzionych we wnętrzu gwiazdy i powodują jej delikatne pulsowanie. Analiza tych oscylacji, metoda znana jako helioseizmologia, pozwala wnioskować o warunkach panujących w głębszych warstwach Słońca. To pierwsze badanie, w którym w ten sposób porównano cztery kolejne minima cyklu słonecznego.
Naukowcy analizowali m.in. charakterystyczne zaburzenie fal akustycznych pojawiające się w momencie podwójnej jonizacji helu oraz zmiany prędkości rozchodzenia się dźwięku w zewnętrznych warstwach gwiazdy. Wyniki zestawiono także z symulacjami modeli słonecznych o nieco zmodyfikowanych parametrach wewnętrznych.
Okazało się, że minimum z lat 2008–2009, przypadające między cyklami 23 i 24 i uznawane za jedno z najdłuższych oraz najspokojniejszych w historii pomiarów – różniło się od pozostałych trzech także pod względem struktury wewnętrznej.
W tym okresie sygnał związany z jonizacją helu był wyraźnie silniejszy niż w innych minimach. Jednocześnie w zewnętrznych warstwach Słońca zarejestrowano większą prędkość dźwięku, co sugeruje wyższe ciśnienie i temperaturę gazu przy jednocześnie słabszych polach magnetycznych.
– Po raz pierwszy możemy jasno pokazać, że struktura wnętrza Słońca zmienia się między kolejnymi minimami cyklu aktywności. Odkryliśmy, że szczególnie głębokie minimum pozostawia w gwieździe mierzalny „ślad” w jej wewnętrznych warstwach – wyjaśnia prof. Bill Chaplin z Uniwersytetu w Birmingham.
Zrozumienie tych różnic może pomóc w prognozowaniu przyszłych cykli aktywności słonecznej. Ma to duże znaczenie dla badań tzw. pogody kosmicznej, czyli energetycznych zjawisk wywoływanych przez aktywność Słońca. Silne erupcje mogą zakłócać łączność radiową, powodować błędy systemów GPS, a nawet prowadzić do awarii satelitów czy sieci energetycznych na Ziemi.
Jak podkreśla prof. Sarbani Basu z Uniwersytetu Yale, poznanie procesów zachodzących pod powierzchnią Słońca w czasie spokojnych faz cyklu jest kluczowe dla zrozumienia, w jaki sposób aktywność gwiazdy narasta w kolejnych latach.
Autorzy badań zwracają również uwagę na znaczenie długoterminowych obserwacji sejsmicznych gwiazd. Podobne metody mogą w przyszłości zostać zastosowane w misjach kosmicznych badających inne gwiazdy podobne do Słońca, np. w planowanej misji PLATO Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Sieć BiSON jest obsługiwana przez zespół Sun, Stars and Exoplanets Group na Uniwersytecie w Birmingham i finansowana przez brytyjską agencję Science and Technology Facilities Council. Rozmieszczone globalnie teleskopy umożliwiają niemal nieprzerwane monitorowanie oscylacji słonecznych, dostarczając wyjątkowo długiej serii danych o zmianach zachodzących w naszej gwieździe.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Źródło: Uniwersytetu w Birmingham
Czytaj też: ESA szuka pomysłów na europejskie samoloty kosmiczne. Szansa dla startupów
Grafika tytułowa: Braňo / Unsplash
