研究表明，太陽不如其他恆星活躍

2020-08-27 天文在線

「文章介紹了科學家們通過研究太陽與369顆在顏色、質量、成分、年齡、溫度和自轉速率上與太陽相當的恆星發現，大多數類似太陽的恆星都比太陽活躍得多。科學家們對此做了兩種推測: 由於太陽內部較差自轉的變化，太陽發電機正在向低活動狀態過渡; 恆星活動水平會發生波動，而太陽處於平靜期。」

我們對太陽已經有充分的了解。科學家們甚至發射了一個前往太陽的探測器，這是從未對其它恆星進行過的。太陽離我們很近，因此我們有很多機會去研究它。現在看來，太陽是一個典型的G型主序星，或黃矮星。

（圖解：赫羅圖是以恆星的絕對星等或光度相對於光譜類型或有效溫度繪製的散布圖，太陽屬於G型主序星；圖源：space.fm）

最新的研究表明事實並非如此。在調查類似於太陽的恆星後，科學家發現，至少在目前這個階段，太陽活動好像被抑制了。與其它恆星相比，太陽亮度的波動和黑子的活動都遠遠低於平均值。這是一個奇怪的現象，而且這個現象可能會對未來在地球上的生活造成影響。

（圖解：太陽的結構；圖源：ESA）

我們知道，在一個長達11年的周期內，太陽的亮度會發生細微的變化。在每個周期的開始，太陽活動比較平靜。在這一時期，太陽產生的磁場在其兩極之間對齊。但由於赤道自轉速度比兩極快，磁場會發生變形。這導致了太陽增強的活動、變化的亮度和黑子的產生。最終，約11年後，磁場迅速恢復對其，兩極翻轉，太陽又回到了最初的平靜狀態。

(圖解：太陽經歷一個周期的變化；圖源：NASA）

通過理解太陽活動如何變化，我們可以預測太陽的未來。實際上，有個強大的工具就在身邊：地球。通過研究樹木年輪、冰芯和化石中各元素的比例，我們能夠知曉太陽如何隨時間變化。從這些記錄中，我們得知，在過去9000年裡，太陽活躍程度與現在差不多。可是我們很難知道，在更遙遠的過去，太陽的運轉是否與現在有所不同，也很難判斷其當前的活躍程度是否只是暫時的。「與太陽的壽命相比，9000年仿佛只是眨眼之間。」 蒂莫·萊因霍爾德（德國馬克斯·普朗克太陽系研究所（MPS）的天體物理學家）說道。「畢竟，我們的恆星有近46億年的歷史。然而，我們能夠想到的只是太陽所經歷了幾千年的安靜階段。因此，我們對太陽的理解在某種程度上是扭曲的。」

（圖解：克卜勒任務是美國國家航空航天局設計來發現環繞著其他恆星之類地行星的太空望遠鏡；圖源：NASA）

這就是我們為什麼要研究其它恆星：將太陽與其他恆星進行比較，以確定太陽的活動是否具有普遍性。克卜勒太空望遠鏡對同一片天空連續研究了四年，並記錄與黑子有關聯的亮度變化。藉助克卜勒望遠鏡，天文學家們獲得了非常詳細的數據，因此能夠計算視場內數萬顆恆星的自轉速率。這是關鍵所在——因為恆星的自轉速率影響了其磁場強度。「磁場又會造成恆星活動的波動。」MPS的天體物理學家薩米·索蘭基說道。

（圖解：太陽磁場；圖源：NASA）

研究人員從克卜勒數據中選取了自轉周期在20至30天的恆星（太陽的自轉周期為24.5天）。他們將這些恆星與來自蓋亞衛星的數據進行了對照參考，並確定了369顆在顏色、質量、成分、年齡、溫度和自轉速率方面與太陽相似的恆星。緊接著，他們將這些恆星的亮度變化與太陽的亮度變化進行了比較。結果很明顯，與大多數其他恆星相比，太陽活動波動非常微弱。通常，其他恆星的波動是太陽的五倍。MPS的天文學家亞歷山大·夏皮羅說：「我們沒有想到大多數類似太陽的恆星比太陽要活躍得多。」 但是，因為不是所有恆星都能探測到太陽黑子，所以科學家無法記錄這些恆星的自轉速率。 因此，研究小組進行了更範圍更廣的比較，測量了2500個旋轉速率未知的恆星——在這種情況下，太陽似乎顯得比較正常。

（圖解：太陽與恆星KIC 7849521的比較；圖源：MPS）

我們並不清楚這一發現意味著什麼。一種可能性是旋轉速率已知的恆星與旋轉速率未知的恆星之間存在著根本差異。研究人員認為，如果用克卜勒望遠鏡對太陽進行遠距離探測的話，太陽很可能屬於後者。他們在論文中寫道：「比如，有人提出，由於太陽內部的較差自轉發生了變化，太陽發電機正處於向過低活動狀態的過渡期。」 「根據這種解釋，自轉周期未知的恆星正處於低活躍狀態或正在向低活躍狀態過渡，而主序星卻處於活躍狀態。」

另一種可能性是恆星活動會在不同程度上進行波動，而太陽恰好在本世紀內處於平靜期。這種解釋暗示著太陽或許會在未來變得更活躍。 這是一個令人擔憂的猜測，因為狂暴的太陽會對通信、導航、衛星甚至電網等產生負面影響。儘管如此，太陽至少在過去9000年來一直相對平靜。因此，站在人類的視角，太陽波動的間隔時間可能相當長。

目前，尚無辦法判斷哪種猜想更接近真實情況。 不過，未來使用更加精密的儀器進行觀測，我們可能會解開現在的一些疑惑。

作者: MICHELLE STARR

FY: Gogo

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