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按照宇宙标准:太阳不如类似的恒星活跃,9000年来更是非常平静

2020/6/28 0:32:39 来源:原创 浏览:

按照宇宙普遍恒星的标准,我们的太阳是异常单调不活跃的,当然也多亏了太阳这样不怎么活跃,才能让地球生命能够相对很安全的生生不息,这也是马克斯·普朗克太阳系研究所研科学家发表在《科学》期刊上的一项新研究结果。科学家们第一次将太阳与数百颗具有相似自转周期的其他恒星进行了比较。大多数都表现出更强的太阳活动。

这就提出了一个问题,太阳是否经历了几千年来异常平静的阶段?太阳活动的变化程度(如太阳黑子的数量和太阳亮度)可以用各种方法重建,这至少在某一段时间内可以这样。例如,自1610年以来,一直有可靠的太阳黑子覆盖记录;碳和铍的放射性在树轮和冰芯中的分布,使科学家能够得出关于过去9000年来太阳活动水平的结论。在这段时间里,科学家们发现,周期性的波动与近几十年的强度相当。

图示:太阳亮度变化与类似恒星KIc 7849521的比较,差异非常之大。

新研究的第一作者、马克斯·普朗克学会科学家蒂莫·莱因霍尔德博士说:然而,与太阳的整个寿命相比,9000年就像眨眼一样。毕竟,我们的太阳已经快50亿岁了,可以想象,太阳几千年来一直在经历一个平静的阶段,因此对我们的太阳有一幅扭曲图像。由于没有办法了解太阳在原始时期的活动程度,科学家们只能求助于其它恒星,与澳大利亚新南威尔士大学和韩国空间研究学院的同事们一起:

原力般的磁场

马克斯·普朗克学会科学家家研究了太阳与其他恒星相比是否表现“正常”,这可能有助于对其目前的活动进行分类。为此,研究人员选择了在决定性属性上与太阳相似的候选恒星。恒星围绕自己的轴旋转的速度是一个关键变量,马克斯·普朗克学会主任、研究的合著者萨米·索兰基教授说:除了表面温度、年龄和比氢和氦更重的元素的比例外,研究人员首先观察了自转周期,恒星自转有助于在其内部的发电机过程中产生磁场。

磁场是所有活动波动的驱动力,磁场的状态决定了太阳在猛烈的喷发中发射高能辐射和将粒子高速抛入太空的频率,决定了太阳表面有多少黑子和明亮区域,因此也决定了太阳的亮度。一个包含数千颗恒星自转周期的综合星表仅在近几年才有,它基于美国宇航局开普勒太空望远镜的测量数据,该望远镜记录了从2009年到2013年大约150000颗主序恒星(即那些处于寿命中期的恒星)的亮度波动。

研究人员仔细研究了这个巨大样本,选择了那些在20到30天内绕自己轴旋转一周的恒星,而我们的太阳需要大约24.5天才能做到这一点。研究人员利用欧洲盖亚太空望远镜的数据进一步缩小了样本范围。最后,筛选了369颗恒星,它们在其他基本性质上也与太阳相似。对这些恒星从2009年到2013年亮度变化的准确分析揭示了一幅清晰图景。而在活跃期和非活跃期之间,太阳辐照度的平均波动仅为0.07%,

比太阳活跃且波动较大

而其他恒星的变化要大得多,波动通常是原来的五倍。研究小组负责人、马克斯·普朗克学会亚历山大·夏皮罗博士说:大多数类似太阳的恒星比太阳活跃得多,这让我们非常惊讶。不过,无法确定开普勒望远镜观测到的所有恒星自转周期,要做到这一点,科学家们必须在恒星的光曲线上,找到某些周期性地重新出现的凹点。这些下降可以追溯到使恒星表面变暗的恒星黑子,旋转出望远镜的视场,然后在固定的时间段后重新出现。

对于许多恒星来说,这样的周期性变暗是无法检测到;它们消失在测量数据的噪音和覆盖的亮度波动中,通过开普勒望远镜观察,即使是太阳也不会揭示其自转周期。因此,研究人员还研究了2500多颗自转周期未知的类日恒星,其亮度波动比另一组小得多。这些结果允许两种解释:已知自转周期和未知自转周期的恒星之间可能存在无法解释的根本区别。

同样可以想象的是,具有已知和类太阳自转周期的恒星,向我们展示了太阳活动的基本波动。这将意味着我们的太阳在过去9000年里异常微弱,而且在非常大的时间尺度上,波动更大也是可能的。然而,没有理由担心,在可预见的未来,没有迹象表明太阳会出现这种“过度活跃”。相反:在过去的十年里,太阳一直表现出相当弱的活跃度,即使以太阳的低标准来衡量也是如此,对未来11年活动的预测表明,这种情况不会很快改变。

​博科园|研究/来自:马克斯·普朗克学会

研究发表期刊《科学》

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