新研究發現我們的太陽與其它類似的恆星都不一樣

科學家們對我們的太陽非常熟悉,他們甚至已經發送了探測器去研究它,我們還沒有對其他任何恆星做這件事。 依據我們對太陽緊密研究的程度,我們應該很確定它是一顆典型的G型主序星(G-type main-sequence star)或黃矮星。不過,新的研究暗示事實並非如此,科學家們對類似於太陽的恆星進行調查之後發現,我們的恆星被異常抑制了,至少在它現階段的生命期是如此。與它的同類恆星相比,太陽亮度的波動要小得多,並且太陽黑子活動度要比平均水準低得多。 這是一個奇怪的結果,而且可能會對我們這個星球上未來的生活產生影響。

我們知道在太陽11年的周期裡亮度會有一些小變化。 週期的一開始是安靜的,而太陽磁場會在兩極之間整齊地對齊。 不過,由於赤道自旋的速度比兩極快,所以它會使磁場變形。 這會導致活動、黑子和亮度變化增加。 最終,在大約11年後,磁場會迅速恢復對齊,兩極翻轉,然後回到安靜的時期。了解這項活動的變化是預測太陽未來的強大工具。 實際上,我們可以使用一個非常強大的工具來了解過去的太陽活動,那就是地球本身,樹的年輪、冰核和化石記錄中各種元素的濃度,可以被解讀讓我們了解太陽如何隨著時間變化。從這些記錄中,我們知道在過去的9000年中,太陽的活躍程度與現在差不多。 不過,在遙遠的過去,很難評估太陽的行為是否有所不同,以及當前的活動水準是否是暫時性的。

德國馬克斯·普朗克太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research,MPS)的天體物理學Timo Reinhold表示:「與太陽的整個壽命相比,9000年就像眨眼的一瞬間。畢竟,我們的恆星已經有近46億年的歷史了。太陽已經經歷了數千年的安靜階段是可以想像的,因此我們對太陽的理解是扭曲的。」

我們可以將太陽與其他恆星進行比較,來確定它的行為是否是典型的。 透過克卜勒太空望遠鏡,我們獲得了非常詳細的數據。 它研究了天空的一片區域4年,使天文學家能夠計算出它視野中數萬顆恆星的自轉速度,並記錄與黑子出現和消失有關的亮度微弱下降。這很關鍵,因為恆星的旋轉速度被認為與磁場強度有關。 MPS的天體物理學家Sami Solanki表示:「磁場是造成所有活動波動的動力。」

研究人員從克卜勒的數據中選擇了自轉週期為20至30天的恆星 (太陽的自轉週期為24.5天)。他們將這些恆星與來自蓋亞衛星的數據進行了交叉比對,並找出了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。然後,他們將克卜勒記錄中那些恆星的亮度變化與太陽的亮度變化進行了比較。 結果很清楚。 與大多數其他恆星相比,太陽的波動非常微弱。 通常,其他恆星的波動是太陽的五倍。

MPS的天文學家Alexander Shapiro表示:「令我們驚訝的是,大多數類似太陽的恆星都比太陽活躍得多。」

不過,並非所有恆星都有可偵測到的黑子,因此無法記錄它的自轉速度。 為了進行更廣泛的比較,研究小組針對2500顆旋轉速度未知的恆星與太陽進行了測量比對,在這情況下,太陽似乎比較正常。很難確切知道這代表了什麼。 已知旋轉速率的恆星與未知旋轉速率的恆星之間可能存在根本差異。 正如研究人員指出的那樣,如果用克卜勒望遠鏡進行遠距離研究,太陽很可能屬於後者。

他們在論文中指出:「例如,有人提出由於太陽內部的較差自轉發生了變化,太陽發電機正在轉變成較低的活動狀態。根據這種解釋,週期性恆星是處於高活動狀態,而未知周期恆星是處於轉變狀態或處於低活動狀態」

另一個可能性是恆星能在活動水準之間波動,而太陽只是最近沒有表現出劇烈的行為, 這表示它將來可能會這樣做。 一個浮躁的太陽會給通信、導航、衛星甚至電網帶來負面的影響,這是一個令人擔憂的想法。不過,由於太陽至少這9000年以來一直相對安靜,以人類的角度來說,這種波動的時間尺度很長。

目前,尚無辦法判斷哪一種情況比較有可能, 但是,未來使用更敏感的儀器進行觀測可能會有助於讓我們得出一些答案。

參考資料: Science

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