我們的太陽是一顆奇怪的“安靜”恆星
太陽黑子的數量在太陽更活躍的時候會增加。(圖片版權所有:美國國家航天局,太陽動力學觀測臺,美國航空航天工業協會,HMI以及戈達德航天中心)
通過比較與太陽活動類似的恆星,科學家發現,太陽是十分奇特的。我們要對太陽抱以感激之情,因為它的奇特之處正是我們的幸運之處。
在一項新的研究中,天文學家將太陽亮度隨時間的變化與其他恆星的數據進行對比,這些數據由美國宇航局的開普勒太空望遠鏡和歐洲航天局的蓋亞星圖任務收集而成。結果將與太陽體積相近的行星進行了統計。然而相比於這些恆星,太陽的亮度波動微乎其微,這證明太陽在同體積的恆星中是較為“冷靜”的。
“我們感到非常震驚,因為大多數類日恆星比起太陽活躍得多,”這項新研究的合著研究者以及德國馬普太陽系研究所的物理學家,亞歷山大夏皮羅曾在一次陳述中說道。
當然,科學家們對太陽當前的活動相當熟悉了,早在400年前,天文學家們就對太陽表面的黑斑有所研究。因為太陽黑子是由太陽磁場以及大量輻射和物質爆發引起的,所以太陽黑子能體現有關太陽活動的重要信息。
為了瞭解在有人類歷史記載之前太陽的活動,科學家們分析了大量數據,例如在樹木年輪和古老冰層中某些特定元素的含量。在這些數據幫助下,研究人員可推算出9000年前的太陽活動。研究人員稱,雖然現代對太陽活動的記錄非常完備,但這並不意味著這9000年中的太陽活動代表了太陽46億年的活動情況。
馬克斯·普朗克學院專門研究太陽系的天體物理學家蒂莫·雷因霍爾德(Timo Reinhold)是該新研究的主要人員,他表示:“與太陽的整個壽命相比,9,000年就像眨眼之間。” “太陽已經"沉寂"了上千年了,因此我們對太陽的瞭解似乎愈發模糊了。”
雷因霍爾德與同事們試圖將太陽的已知活動與其他類似恆星的活動進行比較。雖然科學家無法直接追蹤遙遠恆星上的黑子,但是熾熱的等離子球上的這些黑斑確實會影響恆星的亮度。由於所有恆星都在不斷地旋轉著,黑子圍繞在恆星周圍,導致其亮度時常波動,但科學家非常瞭解如何隨著時間的變化捕捉恆星的亮度變化。
太陽和KIC 7849521這顆類日恆星亮度變化的對比。(圖片來源:MPS/hormesdesign.de)
這為天文家發現系外行星的主要技術提供了數據支持,美國國家航空航天局(NASA)的開普勒太空望遠鏡專門用來測量單個恆星的亮度隨時間而發生的細微變化,因此這項新研究的主要人員仍在挖掘隱含在數據中的細節。
天文學家縮小了範圍,在數萬顆恆星中,把重點放在那些與太陽表面溫度、表面重力、年齡和金屬丰度大致相同的恆星上。然後他們把這些分成兩組:其中一組包含369顆恆星,每20到30天旋轉一次;另一組包含2529顆恆星,科學家們還無法計算出它們的旋轉週期。(太陽每24.5天自轉一次,但這不太可能被那些使用與人類相同技術的外星天體物體學家發現,因此這兩組恆星很重要。)
隨後研究人員分析了兩組恆星的數據,去了解他們同太陽相比而言的活動水平。在過去的9000年裡,已知自轉速率的恆星普遍比太陽活躍得多——大概是太陽5倍的活躍度。而那些沒有軌道旋轉的恆星則沒那麼活躍,更接近太陽。
這一分裂(現象)給科學家們出了一道謎題:要麼在滴答轉動和不轉動的恆星之間確實存在一些實質性的區別,要麼發生了一些事情,使得太陽在過去的至少9000年中變得比和它相似的恆星安靜得多。而現在,我們卻沒法判斷哪一種是正確的。不過我們的太陽相對冷靜並不是一件壞事:因為太陽爆發會危及我們在軌道上的技術以及地球的表面;如果太陽非常非常活躍的話,它的脾氣可能會對它自身的生命造成威脅。幸好,還沒有任何跡象顯示太陽會在不久變得暴躁,科學家也預測了未來的11年太陽活動周應該也是相當平和的。
作者:Meghan Bartels
FY:Astronomical volunteer team
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