Солнце молчит снаружи — кричит изнутри. Минимумы звезды оказались временем внутренней перестройки
NewsMakerНам кажется, что оно "спит" — но под внешним слоем идёт невидимый ремонт каждые 11 лет.
Солнечный минимум традиционно считают спокойной фазой жизни звезды. В такие периоды почти исчезают пятна, магнитные поля заметно ослабевают, а поверхность выглядит относительно ровной. Однако длительные наблюдения показывают: за внешним спокойствием прячутся тонкие изменения внутри звезды. Астрономы, изучившие более сорока лет данных, пришли к выводу, что структура Солнца меняется от одного минимума к другому.
Исследование подготовили специалисты Бирмингемского университета и Йельского университета. В работе использован архив сети Birmingham Solar-Oscillations Network, BiSON. Сеть объединяет шесть наземных телескопов в разных регионах мира и позволяет наблюдать Солнце почти без пауз. Непрерывность важна для регистрации очень слабых колебаний звезды, которые трудно выловить в коротких сериях или в одиночных измерениях.
Авторы сосредоточились на четырёх последовательных периодах солнечного минимума между циклами активности 21–25. Солнечный цикл длится около 11 лет: активность растёт, достигает максимума и затем спадает к минимуму. Именно тихие фазы удобны для анализа, потому что сильные магнитные явления меньше «шумят» в данных и не маскируют тонкие изменения в приповерхностных слоях.
Главным инструментом стала гелиосейсмология, метод, который позволяет судить о строении Солнца по его колебаниям. Внутри звезды постоянно бегут акустические волны. Часть волн удерживается внутри солнечной плазмы и заставляет Солнце едва заметно пульсировать. Телескопы фиксируют эти пульсации по изменениям движения поверхности, а затем по набору колебательных мод восстанавливают условия под фотосферой.
В работе впервые сравнили четыре подряд идущих минимума именно «изнутри», по характеристикам таких колебаний. Исследователи искали несколько независимых признаков, которые реагируют на изменения состояния вещества. Один из ключевых маркеров - акустическая особенность, связанная с двойной ионизацией гелия. В определённом слое внешних оболочек атомы гелия теряют второй электрон. Процесс меняет свойства плазмы и скорость распространения звука, из-за чего в спектре колебаний появляется характерная аномалия.
Параллельно команда отслеживала изменения скорости звука во внешних слоях и сравнивала наблюдения с расчётами солнечных моделей. В моделях слегка меняли внутренние условия, чтобы понять, какие сдвиги лучше всего объясняют картину в данных.
Сопоставление четырёх минимумов показало, что один период выделяется на фоне остальных. Минимум 2008–2009 годов между циклами 23 и 24 ранее уже считали одним из самых тихих и долгих за время современных наблюдений. Гелиосейсмологический анализ добавил к этой характеристике ещё одну деталь: внутри Солнца в тот период фиксировались иные условия, чем в трёх других минимумах.
Аномалия, связанная с двойной ионизацией гелия, в 2008–2009 годах оказалась заметно больше. Такой рост авторы трактуют как признак реального структурного отличия во внешних слоях Солнца. Отдельно измерения показали более высокую скорость звука в наружных оболочках. Такой эффект указывает на более высокие давления и температуры газа в этих слоях, а также на более слабые магнитные поля.
Результат важен не только для описания «внутренней погоды» Солнца. Авторы связывают работу с задачей прогнозирования следующих циклов активности . Космическая погода включает вспышки и выбросы, которые воздействуют на околоземное пространство. Радиосвязь и GPS могут нарушиться из-за сбоев в энергосетях и повреждений спутников связи. Поведение Солнца в годы минимума влияет на то, как быстро и насколько сильно нарастает активность после паузы, поэтому наблюдения внутренних изменений в спокойные периоды помогают лучше понимать будущую динамику цикла.
Авторы отдельно подчёркивают ценность длинных рядов наблюдений. BiSON даёт почти непрерывный мониторинг солнечных колебаний и позволяет видеть изменения, которые проявляются только на масштабах десятилетий. Такой подход, по мнению исследователей, пригодится и за пределами Солнечной системы. Европейская миссия PLATO должна наблюдать звёзды солнечного типа, и методы «звёздной сейсмологии», проверенные на Солнце, можно будет применить к другим светилам. Такой перенос нужен, чтобы сравнивать, как меняется активность у похожих звёзд и как такие изменения отражаются на их окружении, включая планеты.
BiSON продолжает работу как глобальная сеть автоматических телескопов. Круглосуточные измерения колебаний Солнца постепенно превращаются в один из самых длинных и плотных архивов для гелиосейсмологии. Именно такие данные позволяют заметить небольшие, но устойчивые сдвиги во внешних слоях звезды от одного солнечного минимума к следующему.
Солнечный минимум традиционно считают спокойной фазой жизни звезды. В такие периоды почти исчезают пятна, магнитные поля заметно ослабевают, а поверхность выглядит относительно ровной. Однако длительные наблюдения показывают: за внешним спокойствием прячутся тонкие изменения внутри звезды. Астрономы, изучившие более сорока лет данных, пришли к выводу, что структура Солнца меняется от одного минимума к другому.
Исследование подготовили специалисты Бирмингемского университета и Йельского университета. В работе использован архив сети Birmingham Solar-Oscillations Network, BiSON. Сеть объединяет шесть наземных телескопов в разных регионах мира и позволяет наблюдать Солнце почти без пауз. Непрерывность важна для регистрации очень слабых колебаний звезды, которые трудно выловить в коротких сериях или в одиночных измерениях.
Авторы сосредоточились на четырёх последовательных периодах солнечного минимума между циклами активности 21–25. Солнечный цикл длится около 11 лет: активность растёт, достигает максимума и затем спадает к минимуму. Именно тихие фазы удобны для анализа, потому что сильные магнитные явления меньше «шумят» в данных и не маскируют тонкие изменения в приповерхностных слоях.
Главным инструментом стала гелиосейсмология, метод, который позволяет судить о строении Солнца по его колебаниям. Внутри звезды постоянно бегут акустические волны. Часть волн удерживается внутри солнечной плазмы и заставляет Солнце едва заметно пульсировать. Телескопы фиксируют эти пульсации по изменениям движения поверхности, а затем по набору колебательных мод восстанавливают условия под фотосферой.
В работе впервые сравнили четыре подряд идущих минимума именно «изнутри», по характеристикам таких колебаний. Исследователи искали несколько независимых признаков, которые реагируют на изменения состояния вещества. Один из ключевых маркеров - акустическая особенность, связанная с двойной ионизацией гелия. В определённом слое внешних оболочек атомы гелия теряют второй электрон. Процесс меняет свойства плазмы и скорость распространения звука, из-за чего в спектре колебаний появляется характерная аномалия.
Параллельно команда отслеживала изменения скорости звука во внешних слоях и сравнивала наблюдения с расчётами солнечных моделей. В моделях слегка меняли внутренние условия, чтобы понять, какие сдвиги лучше всего объясняют картину в данных.
Сопоставление четырёх минимумов показало, что один период выделяется на фоне остальных. Минимум 2008–2009 годов между циклами 23 и 24 ранее уже считали одним из самых тихих и долгих за время современных наблюдений. Гелиосейсмологический анализ добавил к этой характеристике ещё одну деталь: внутри Солнца в тот период фиксировались иные условия, чем в трёх других минимумах.
Аномалия, связанная с двойной ионизацией гелия, в 2008–2009 годах оказалась заметно больше. Такой рост авторы трактуют как признак реального структурного отличия во внешних слоях Солнца. Отдельно измерения показали более высокую скорость звука в наружных оболочках. Такой эффект указывает на более высокие давления и температуры газа в этих слоях, а также на более слабые магнитные поля.
Результат важен не только для описания «внутренней погоды» Солнца. Авторы связывают работу с задачей прогнозирования следующих циклов активности . Космическая погода включает вспышки и выбросы, которые воздействуют на околоземное пространство. Радиосвязь и GPS могут нарушиться из-за сбоев в энергосетях и повреждений спутников связи. Поведение Солнца в годы минимума влияет на то, как быстро и насколько сильно нарастает активность после паузы, поэтому наблюдения внутренних изменений в спокойные периоды помогают лучше понимать будущую динамику цикла.
Авторы отдельно подчёркивают ценность длинных рядов наблюдений. BiSON даёт почти непрерывный мониторинг солнечных колебаний и позволяет видеть изменения, которые проявляются только на масштабах десятилетий. Такой подход, по мнению исследователей, пригодится и за пределами Солнечной системы. Европейская миссия PLATO должна наблюдать звёзды солнечного типа, и методы «звёздной сейсмологии», проверенные на Солнце, можно будет применить к другим светилам. Такой перенос нужен, чтобы сравнивать, как меняется активность у похожих звёзд и как такие изменения отражаются на их окружении, включая планеты.
BiSON продолжает работу как глобальная сеть автоматических телескопов. Круглосуточные измерения колебаний Солнца постепенно превращаются в один из самых длинных и плотных архивов для гелиосейсмологии. Именно такие данные позволяют заметить небольшие, но устойчивые сдвиги во внешних слоях звезды от одного солнечного минимума к следующему.