Международная команда астрономов под руководством учёного из Женевского университета (UNIGE) доказала, что магнитная активность Солнца существенно влияет на его сейсмическую характеристику, что противоречит результатам предыдущих исследований. Эти открытия имеют большое значение, поскольку затрагивают ключевые параметры, такие как размеры, возраст и химический состав Солнца. Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, открывает новые возможности для глубокого изучения природы магнитной активности и её воздействия на звёздные колебания.
Астросейсмология, или гелиосейсмология для Солнца, представляет собой раздел астрономии, исследующий колебания звёзд. «Чтобы понять это, представьте себе звезду как большой газовый шар в постоянном движении. Внутри звезды есть волны или пульсации, которые заставляют её вибрировать, как звук в музыкальном инструменте», — объясняет Жером Бетрисей, научный сотрудник кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и ведущий автор исследования. Эти вибрации приводят к небольшим перемещениям поверхности звезды и изменениям её светимости, что можно наблюдать с помощью точных приборов с Земли или из космоса.
Наблюдая эти изменения, учёные могут получить важную информацию о внутренней структуре звезды и определить ключевые характеристики, такие как её размер, возраст, химический состав и стадия жизненного цикла. Точное понимание звёздных свойств необходимо не только для определения характеристик окружающих их планет, но и для изучения истории Млечного Пути.
Несмотря на значительные успехи последних десятилетий, астросейсмология выявила серьёзные расхождения между наблюдениями и предсказаниями теоретических моделей внутреннего устройства звёзд. В течение многих лет было разработано несколько методов для уменьшения этих расхождений, с разной степенью успеха. Однако ни один из современных методов не учитывает влияние магнитной активности звёзд, предполагая его незначительность.
Источник: SOHO/ESA/NASA
Международная команда под руководством Бетрисея доказала обратное. Они установили, что возраст Солнца, определённый гелиосейсмологией, значительно изменяется в зависимости от уровня солнечной активности. Например, возраст Солнца составляет около 4,6 миллиарда лет, но между солнечными минимумами наблюдаются вариации до 300 миллионов лет. Хотя эти изменения могут показаться незначительными по сравнению с возрастом Солнца, они становятся существенными, учитывая точность, которой планируют достичь будущие космические миссии.
Для лучшего понимания влияния магнитной активности на Солнце, учёные проанализировали 26,5 лет данных, охватывающих два полных цикла активности. Они разделили данные на 90 небольших серий продолжительностью один год, каждая из которых была разделена на трёхмесячные периоды.
Сейсмический анализ каждой серии позволил измерить изменения фундаментальных свойств Солнца, таких как масса, радиус и возраст, с течением времени.
Для проверки результатов использовались два независимых набора данных. Один из них поступил от сети наземных телескопов BiSON (Birmingham Solar Oscillations Network) Бирмингемского университета, другой — от инструмента GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies) на борту спутника SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), который находится на орбите Солнца с середины 1990-х годов.
Независимо от использованных данных, возраст Солнца, определённый гелиосейсмологией, коррелировал с уровнем солнечной активности. Учёные зафиксировали вариации около 6% в среднем между периодами солнечных минимумов и максимумов, что очень важно для точности, которую планируют достичь будущие космические миссии по анализу подобных звёзд. Например, миссия PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) нацелена на достижение точности в 10% при определении возраста звезды, подобной Солнцу.
Анализ данных GOLF и BiSON также показал, что влияние солнечного цикла на сейсмический возраст более выражено для более активного из двух изученных циклов. Этот вывод логичен и согласуется с физическими предположениями. «Однако Солнце не является особо активной звездой, что указывает на то, что влияние магнитной активности может быть значительно более выраженным для более активных звёзд, таких как те, которые обнаружит PLATO», — добавляет Бетрисей.
Магнитная активность оказывает значительное воздействие на звёздные колебания, затрудняя точное определение фундаментальных свойств, таких как масса, радиус и возраст звёзд. Для будущих космических миссий это означат необходимость разработки более сложных методов учёта магнитного влияния. Это может привести к лучшему пониманию физики звёзд, в частности того, как магнитные поля взаимодействуют с внутренними колебаниями. Данное исследование также поможет улучшить понимание циклов активности звёзд, схожих с солнечными.
Источник: iXBT
