最新研究:太陽不如類似的恆星活躍,9000年來更是非常平靜!

2020-11-24 騰訊網

按照宇宙普遍恆星的標準，我們的太陽是異常單調不活躍的，當然也多虧了太陽這樣不怎麼活躍，才能讓地球生命能夠相對很安全的生生不息，這也是馬克斯·普朗克太陽系研究所研科學家發表在《科學》期刊上的一項新研究結果。科學家們第一次將太陽與數百顆具有相似自轉周期的其他恆星進行了比較。大多數都表現出更強的太陽活動。

這就提出了一個問題，太陽是否經歷了幾千年來異常平靜的階段？太陽活動的變化程度（如太陽黑子的數量和太陽亮度）可以用各種方法重建，這至少在某一段時間內可以這樣。例如，自1610年以來，一直有可靠的太陽黑子覆蓋記錄；碳和鈹的放射性在樹輪和冰芯中的分布，使科學家能夠得出關於過去9000年來太陽活動水平的結論。在這段時間裡，科學家們發現，周期性的波動與近幾十年的強度相當。

圖示：太陽亮度變化與類似恆星KIc 7849521的比較，差異非常之大。

新研究的第一作者、馬克斯·普朗克學會科學家蒂莫·萊因霍爾德博士說：然而，與太陽的整個壽命相比，9000年就像眨眼一樣。畢竟，我們的太陽已經快50億歲了，可以想像，太陽幾千年來一直在經歷一個平靜的階段，因此對我們的太陽有一幅扭曲圖像。由於沒有辦法了解太陽在原始時期的活動程度，科學家們只能求助於其它恆星，與澳大利亞新南威爾斯大學和韓國空間研究學院的同事們一起：

原力般的磁場

馬克斯·普朗克學會科學家家研究了太陽與其他恆星相比是否表現「正常」，這可能有助於對其目前的活動進行分類。為此，研究人員選擇了在決定性屬性上與太陽相似的候選恆星。恆星圍繞自己的軸旋轉的速度是一個關鍵變量，馬克斯·普朗克學會主任、研究的合著者薩米·索蘭基教授說：除了表面溫度、年齡和比氫和氦更重的元素的比例外，研究人員首先觀察了自轉周期，恆星自轉有助於在其內部的發電機過程中產生磁場。

磁場是所有活動波動的驅動力，磁場的狀態決定了太陽在猛烈的噴發中發射高能輻射和將粒子高速拋入太空的頻率，決定了太陽表面有多少黑子和明亮區域，因此也決定了太陽的亮度。一個包含數千顆恆星自轉周期的綜合星表僅在近幾年才有，它基於美國宇航局克卜勒太空望遠鏡的測量數據，該望遠鏡記錄了從2009年到2013年大約150000顆主序恆星（即那些處於壽命中期的恆星）的亮度波動。

研究人員仔細研究了這個巨大樣本，選擇了那些在20到30天內繞自己軸旋轉一周的恆星，而我們的太陽需要大約24.5天才能做到這一點。研究人員利用歐洲蓋亞太空望遠鏡的數據進一步縮小了樣本範圍。最後，篩選了369顆恆星，它們在其他基本性質上也與太陽相似。對這些恆星從2009年到2013年亮度變化的準確分析揭示了一幅清晰圖景。而在活躍期和非活躍期之間，太陽輻照度的平均波動僅為0.07%，

比太陽活躍且波動較大

而其他恆星的變化要大得多，波動通常是原來的五倍。研究小組負責人、馬克斯·普朗克學會亞歷山大·夏皮羅博士說：大多數類似太陽的恆星比太陽活躍得多，這讓我們非常驚訝。不過，無法確定克卜勒望遠鏡觀測到的所有恆星自轉周期，要做到這一點，科學家們必須在恆星的光曲線上，找到某些周期性地重新出現的凹點。這些下降可以追溯到使恆星表面變暗的恆星黑子，旋轉出望遠鏡的視場，然後在固定的時間段後重新出現。

對於許多恆星來說，這樣的周期性變暗是無法檢測到；它們消失在測量數據的噪音和覆蓋的亮度波動中，通過克卜勒望遠鏡觀察，即使是太陽也不會揭示其自轉周期。因此，研究人員還研究了2500多顆自轉周期未知的類日恆星，其亮度波動比另一組小得多。這些結果允許兩種解釋：已知自轉周期和未知自轉周期的恆星之間可能存在無法解釋的根本區別。

同樣可以想像的是，具有已知和類太陽自轉周期的恆星，向我們展示了太陽活動的基本波動。這將意味著我們的太陽在過去9000年裡異常微弱，而且在非常大的時間尺度上，波動更大也是可能的。然而，沒有理由擔心，在可預見的未來，沒有跡象表明太陽會出現這種「過度活躍」。相反：在過去的十年裡，太陽一直表現出相當弱的活躍度，即使以太陽的低標準來衡量也是如此，對未來11年活動的預測表明，這種情況不會很快改變。

博科園｜研究/來自：馬克斯·普朗克學會

研究發表期刊《科學》

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