Największą uwagę przyciągają okresy intensywnej aktywności słonecznej – rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy – ale ich spokojniejsze fazy są równie ważne. Nowe badania pokazują, że nawet podczas przerw w swoim 11-letnim cyklu aktywności Słońce ulega mierzalnym zmianom wewnętrznym. Oznacza to, że minima słoneczne, kiedyś uważane za prawie identyczne, w rzeczywistości pozostawiają wyraźny „odcisk palca” w samej gwieździe.
Odkrywanie ukrytej dynamiki Słońca
Od dziesięcioleci naukowcy śledzą cykle aktywności Słońca, odnotowując odwrócenia pola magnetycznego, które mają miejsce co 11 lat. Wzloty na Słońcu powodują zwiększoną liczbę rozbłysków i plam słonecznych, podczas gdy najniższe oznaczają okresy względnego spokoju. Jednak niedawna analiza oparta na danych zgromadzonych przez dziesięciolecia pokazuje, że tych cichych faz nie można stosować zamiennie. Najgłębsze minimum słoneczne w najnowszej historii – pomiędzy 2008 a 2009 rokiem – spowodowało mierzalne zmiany w wewnętrznej strukturze Słońca.
Dlaczego to ma znaczenie: Aktywność słoneczna bezpośrednio wpływa na pogodę kosmiczną, co może zakłócać działanie satelitów, systemów komunikacyjnych, a nawet sieci energetycznych na Ziemi. Zrozumienie, w jaki sposób wewnętrzna dynamika napędza te cykle, ma kluczowe znaczenie dla dokładnego prognozowania.
Jak naukowcy zaglądali do wnętrza Słońca
Naukowcy pod kierownictwem astrofizyka Sarbaniego Basu z Uniwersytetu Yale wykorzystali technikę zwaną heliosejsmologią do badania wnętrza Słońca. Technika ta analizuje wibracje akustyczne – fale dźwiękowe przemieszczające się przez plazmę słoneczną – podobnie jak fale sejsmiczne ujawniają wewnętrzną strukturę Ziemi.
Zespół wykorzystał globalną sieć teleskopów Birmingham Solar-Oscillations Network (BiSON) do monitorowania tych oscylacji podczas czterech kolejnych minimów słonecznych: 1985, 1996, 2008–2009 i 2018–2019. Skoncentrowali się na dwóch kluczowych wskaźnikach:
- Skok helu: Zmiany w jonizacji helu w pobliżu powierzchni Słońca, wykrywane poprzez zmiany wzorców oscylacji.
- Prędkość dźwięku: Zmiany prędkości dźwięku wewnątrz Słońca, które odzwierciedlają zmiany temperatury, ciśnienia i pól magnetycznych.
2008–2009 Niski: Wyczyść sygnał
Najniższy poziom z lat 2008–2009 był najdłuższy i najcichszy we współczesnych rekordach. W tym okresie nastąpiły najbardziej znaczące zmiany wewnętrzne: silniejszy sygnał uderzeniowy helu i większa prędkość dźwięku w warstwach zewnętrznych. Wskazuje to na wyższe ciśnienie gazu, niewielki wzrost temperatury i osłabienie pól magnetycznych w niektórych obszarach Słońca w tamtym czasie.
„Zrozumienie, jak Słońce zachowuje się pod powierzchnią w tych spokojnych okresach, jest ważne, ponieważ to zachowanie ma silny wpływ na wzrost poziomu aktywności w kolejnych cyklach” – zauważa Basu.
Warto zauważyć, że kolejny cykl słoneczny (cykl 24) był wyjątkowo słaby i był jednym z najcichszych maksimów, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Korelacja ta podkreśla, w jaki sposób warunki wewnętrzne wpływają na przyszłe poziomy aktywności.
Implikacje dla prognozowania aktywności słonecznej i nie tylko
Przewidywanie zachowania Słońca pozostaje wyzwaniem ze względu na ukryty silnik, który go napędza. Nawet małe przesunięcia wewnętrzne mogą powodować znaczące zmiany w aktywności powierzchniowej. Badanie to pokazuje, że pozornie podobne minima słoneczne mogą wynikać z nieco odmiennych warunków wewnętrznych.
Przyszłe misje, takie jak PLATO Europejskiej Agencji Kosmicznej, poszerzą tego typu analizy. Obserwacje te można również zastosować do innych gwiazd, takich jak Słońce, pomagając nam zrozumieć, jak zmienia się ich aktywność i jak wpływa na ich otoczenie, w tym na planety, w których mogą się znajdować.
Wewnętrzna dynamika Słońca jest bardziej zmienna niż wcześniej sądzono. Tę zmienność należy uwzględnić w modelach Słońca, aby ulepszyć przewidywania i lepiej zrozumieć długoterminowe zachowanie naszej gwiazdy.
