Ο Ηλιος μας, δεν φαίνεται να είναι ιδιαίτερα "δραστήριος".

Σύμφωνα με τα κοσμικά πρότυπα, ο ήλιος μας είναι κάπως μονότονος! Αυτό είναι το αποτέλεσμα μιας μελέτης που θα δημοσιευθεί από ερευνητές του Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) στο επόμενο τεύχος του Science. Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες συνέκριναν τον ήλιο με εκατοντάδες άλλα αστέρια με παρόμοιες περιόδους περιστροφής. Στα περισσότερα εμφανίστηκαν σημαντικές διακυμάνσεις στην λαμπρότητά τους. Αυτό εγείρει το ερώτημα αν ο ήλιος απλά περνά μια ασυνήθιστα ήσυχη φάση εδώ και κάποιες χιλιετίες.

Ο τρόπος με τον οποίο ποικίλλει η ηλιακή δραστηριότητα (και συνεπώς ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων και της ηλιακής φωτεινότητας) μπορεί να αναπαρασταθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους - τουλάχιστον για μια ορισμένη χρονική περίοδο. Από το 1610, για παράδειγμα, υπάρχουν αξιόπιστα αρχεία των ηλιακών κηλίδων. Η κατανομή ραδιενεργών ποικιλιών άνθρακα και βηρυλλίου σε δακτυλίους δέντρων και πυρήνες πάγου μας επιτρέπει να εξαγάγουμε συμπεράσματα σχετικά με το επίπεδο της ηλιακής δραστηριότητας για τα τελευταία 9000 χρόνια. Για αυτήν την περίοδο, οι επιστήμονες βρήκαν τακτικά επαναλαμβανόμενες διακυμάνσεις συγκρίσιμου μεγέθους με αυτές των τελευταίων δεκαετιών. «Σε σύγκριση με ολόκληρη τη διάρκεια ζωής του Ήλιου, τα 9000 χρόνια είναι σαν ένα πετάρισμα του ματιού», λέει ο επιστήμονας του MPS Dr. Timo Reinhold, βασικός συγγραφέας της νέας μελέτης. Σε τελική ανάλυση, το αστέρι μας είναι σχεδόν 4,6 δισεκατομμυρίων ετών. «Ισως ο Ήλιος περνάει από μια ήσυχη φάση για μερικές χιλιάδες χρόνια και, ως εκ τούτου, έχουμε μια λάθος εικόνα του αστεριού μας», προσθέτει.

Δεδομένου ότι δεν υπάρχει τρόπος να μάθουμε πόσο δραστήριος ήταν ο Ήλιος στους αρχέγονους χρόνους, οι επιστήμονες κατέφυγαν στα αστέρια: Μαζί με συναδέλφους τους από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας στην Αυστραλία και τη Σχολή Διαστημικής Έρευνας στη Νότια Κορέα, οι ερευνητές του MPS διερεύνησαν αν ο Ήλιος συμπεριφέρεται «κανονικά» σε σύγκριση με αυτά. Αυτό μπορεί να βοηθήσει στην εκτίμηση της τρέχουσας δραστηριότητάς του.

Για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές επέλεξαν αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο σε βασικές ιδιότητες. Εκτός από την επιφανειακή θερμοκρασία, την ηλικία και την αναλογία στοιχείων βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο, οι ερευνητές εξέτασαν κυρίως την περίοδο περιστροφής. «Η ταχύτητα με την οποία ένα αστέρι περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του είναι μια κρίσιμη μεταβλητή», εξηγεί ο καθηγητής Dr. Sami Solanki, διευθυντής στο MPS και συν-συγγραφέας της μελέτης. Η περιστροφή ενός αστεριού συμβάλλει στη δημιουργία μαγνητικού πεδίου με μια διαδικασία δυναμό στο εσωτερικό του. «Το μαγνητικό πεδίο είναι η κινητήρια δύναμη για όλες τις διακυμάνσεις της δραστηριότητας», λέει ο Solanki. Η κατάσταση του μαγνητικού πεδίου καθορίζει πόσο συχνά ο Ήλιος εκπέμπει υψηλή ακτινοβολία και εκτοξεύει σωματίδια με υψηλές ταχύτητες στο διάστημα σε βίαιες εκρήξεις, πόσες σκοτεινές ηλιακές κηλίδες και φωτεινές περιοχές κατανέμονται στην επιφάνειά του και τελικά, πόσο λαμπερός είναι.

Ένας κατάλογος που περιέχει τις περιόδους περιστροφής χιλιάδων αστεριών είναι διαθέσιμος μόνο τα τελευταία χρόνια. Βασίζεται σε δεδομένα μέτρησης από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Kepler της NASA, το οποίο κατέγραψε τις διακυμάνσεις φωτεινότητας περίπου 150.000 αστεριών της κύριας ακολουθίας (δηλαδή εκείνων που βρίσκονται στη μέση της ζωής τους) από το 2009 έως το 2013. Οι ερευνητές ανέλυσαν αυτό το τεράστιο δείγμα και επέλεξαν τα αστέρια που περιστρέφονται μία φορά γύρω από τον άξονά τους εντός 20 έως 30 ημερών. Ο Ήλιος χρειάζεται περίπου 24,5 ημέρες για μια περιστροφή. Οι ερευνητές μπόρεσαν να περιορίσουν περαιτέρω αυτό το δείγμα χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Ευρωπαϊκό Διαστημικό Τηλεσκόπιο Gaia. Στο τέλος, 369 αστέρια παρέμειναν στη λίστα, που μοιάζουν με τον Ήλιο και σε άλλες θεμελιώδεις ιδιότητες.

Η ακριβής ανάλυση των μεταβολών λαμπρότητας αυτών των αστεριών από το 2009 έως το 2013 αποκαλύπτει μια σαφή εικόνα. Ενώ μεταξύ ενεργών και ανενεργών φάσεων η ηλιακή ακτινοβολία κυμάνθηκε κατά μέσο όρο μόλις 0,07%, τα άλλα αστέρια παρουσίασαν πολύ μεγαλύτερη διακύμανση. Οι διακυμάνσεις τους ήταν κατά μέσο όρο πέντε φορές πιο έντονες από του Ήλιου. «Ήμασταν πολύ έκπληκτοι που τα περισσότερα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο είναι πολύ πιο ενεργά απ’ αυτόν», λέει ο Δρ Alexander Shapiro του MPS, ο οποίος είναι επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας «Connecting Solar and Stellar Variabilities».

Ωστόσο, δεν είναι δυνατόν να προσδιοριστεί με ακρίβεια η περίοδος περιστροφής όλων των αστεριών που παρατηρούνται από το τηλεσκόπιο Kepler. Για να γίνει αυτό, οι επιστήμονες πρέπει να βρουν ορισμένες περιοδικές επαναλαμβανόμενες πτώσεις στη φωτεινή καμπύλη του αστεριού. Αν οι πτώσεις οφείλονται σε κηλίδες, μπορούν να εντοπιστούν καθώς σκουραίνουν την αστρική επιφάνεια, περιστρέφονται και χάνονται από το οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου και στη συνέχεια επανεμφανίζονται μετά από μια καθορισμένη χρονική περίοδο, αποκαλύπτοντας την περίοδο περιστροφής του άστρου. «Για πολλά αστέρια, τέτοια φαινόμενα δεν μπορούν να ανιχνευθούν - χάνονται στον θόρυβο των μετρήσεων και σε υπερβολικές διακυμάνσεις φωτεινότητας», εξηγεί ο Reinhold. Ορατός από το τηλεσκόπιο Kepler, ακόμη και ο Ήλιος δεν θα αποκάλυπτε την περίοδο περιστροφής του, αν βασιζόμασταν στις κηλίδες του.

Ετσι, οι ερευνητές μελέτησαν και περισσότερα από 2500 αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο με άγνωστες όμως περιόδους περιστροφής. Η φωτεινότητά τους διακυμάνθηκε πολύ λιγότερο από αυτή της πρώτης ομάδας των 369 άστρων.

Θα μπορούσε να υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ των αστεριών με γνωστή και άγνωστη περίοδο περιστροφής που ακόμα δεν έχει ανακαλυφθεί. «Είναι εξίσου κατανοητό ότι τα αστέρια με γνωστές περιόδους περιστροφής με τον Ήλιο μας έχουν διακυμάνσεις που δεν υπάρχει λόγος να μην μπορεί να έχει και ο Ήλιος», λέει ο Shapiro. Αυτό θα σήμαινε ότι το αστέρι μας είναι ασυνήθιστα ‘ήσυχο’ τα τελευταία 9.000 χρόνια και ότι σε πολύ μεγάλες χρονικές κλίμακες είναι επίσης δυνατές φάσεις με πολύ έντονες διακυμάνσεις.

Ωστόσο, δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας. Για το άμεσο μέλλον, δεν υπάρχει ένδειξη τέτοιας ηλιακής «υπερδραστηριότητας». Αντίθετα, την τελευταία δεκαετία, ο Ήλιος έχει αποδειχθεί ότι είναι αρκετά αδύναμος, ακόμη και με τα δικά του χαμηλά πρότυπα. Οι προβλέψεις δραστηριότητας για τα επόμενα έντεκα χρόνια δείχνουν ότι αυτό δεν θα αλλάξει σύντομα.

ΠΗΓΗ: https://phys.org

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: NASA/Goddard/SDO. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Πόσο "μακριά" είναι το κοντινότερο άστρο;