Stembie

Орбитальная обсерватория SDO зафиксировала мощнейшую за последние три года вспышку на поверхности Солнца, которая указывает на завершение аномально долгого и спокойного периода солнечной “спячки”. Об этом ТАСС рассказал главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН Сергей Богачев.

“При любом варианте развития событий уверенно можно утверждать одно: новый солнечный цикл начался, и он полностью определит физику нашей звезды на ближайшие одиннадцать лет. Сердце нашего светила по-прежнему бьется в ритме, который установлен из наблюдений Солнца на протяжении последних 400 лет”, – рассказал ученый.

Астрономам давно известно, что на Солнце периодически происходят вспышки, в ходе которых светило резко выделяет огромное количество энергии в виде волн видимого света, теплового и рентгеновского излучения. Мощные события такого рода могут нарушать работу спутников на орбите и мешать системам радиосвязи на Земле, а также угрожать здоровью космонавтов.

Как правило, уровень вспышечной активности на Солнце колеблется с периодичностью примерно в 11 лет. Несколько лет назад ученые стали опасаться, что эта закономерность начала нарушаться за предпоследний и текущий циклы солнечной активности, для которых было характерно немного пятен и вспышек. Многие теоретики предполагают, что подобные аномалии говорят о фундаментальных переменах в работе солнечных недр.

Пробудившееся светило

Как отметил Богачев, Солнце впало в подобную аномально долгую “спячку” в конце сентября 2017 года – после того, как на его поверхности произошла рекордно мощная вспышка класса Х9.3. Это самое мощное событие такого рода за последние 15 лет.

Эта “спячка” продолжалась почти три года, до сегодняшнего утра, когда инструменты космической обсерватории SDO и других солнечных телескопов зафиксировали вспышку класса M, которая лишь на одну ступень слабее событий класса X. По словам астрофизика, это стало неожиданностью, так как подобные вспышки обычно предваряют более слабые проявления солнечной активности, вспышки класса C.

“За весь текущий год не было зарегистрировано ни одной вспышки класса C. Более того, вспышек класса C не наблюдалось с мая 2019 года. Перерыв во вспышечной активности Солнца длился почти ровно год и прервался сегодня сразу со взрыва большой мощности. Остается разобраться, означает ли это, что рост вспышечной активности во всем предстоящем цикле будет столь же бурным, или это является лишь случайностью”, – отметил исследователь.

Как объясняет Богачев, по этому поводу у ученых есть две теории. С одной стороны, опыт наблюдений за прошлыми циклами активности Солнца говорит о том, что из-за подобного резкого пробуждения светила следующие вспышки будут мощнее и происходить станут чаще. С другой стороны, долгий “штиль” на Солнце и небольшое число слабых вспышек во время этого периода может действительно указывать на то, что светило движется к столетнему или даже тысячелетнему минимуму активности. В таком случае начало цикла с мощной вспышки будет простой случайностью. Последующие наблюдения за Солнцем, как надеется ученый, дадут ответ на этот вопрос.

Вид с поверхности Проксимы Центавра b – художественное представление

С помощью метода Доплера открыли тысячи экзопланет. Но астрономы лишь по косвенным признакам понимают, что наткнулись на очередную подобную Земле и Солнцу систему. Потому открытие потенциальной колонии необходимо снова и снова подтверждать более точными приборами. Швейцарский спектрограф ESPRESSO в очередной раз убедил ученых, что ближайшая к нам звезда Проксима Центавра не одинока. Возможно, даже дважды.

Солнце примерно в 109 раз больше Земли по линейным размерам и практически в 1,3 миллиона раз — по объему. Если представители развитой внеземной цивилизации, живущей за сотни световых лет от нас, направят мощные телескопы на Солнечную систему, наша звезда покажется им всего лишь точкой на небосклоне. Могут ли теоретические обитатели других миров разглядеть на фоне этой точки другую, в сто раз меньшую? Вряд ли. Но обнаружить Землю из космоса и другие экзопланеты с Земли можно благодаря эффекту Доплера, как бы он ни назывался в другом обитаемом мире.

Явление, носящее имя великого земного физика, заключается в изменении длины волны света за счет движения наблюдаемого объекта. Когда звезда удаляется от нас, ее свет кажется более «красным». Если же объект приближается, излучение смещается в синюю область. Почему так происходит? Вспомним разложение белого света в цветной спектр. Впервые превращение солнечного луча в радугу осуществил с помощью стеклянной призмы Исаак Ньютон. Ученый заметил, что цвета от красного до фиолетового отличаются друг от друга длиной волны. Самые длинные волны у красного цвета, короткие — у фиолетового.

Представим электромагнитную волну, которая движется от космического объекта к Земле, в виде плоской синусоидальной пружины конечной длины. Если бы один конец невероятно длинной пружины был крепко припаян к Земле, а другой — к далекой звезде, то по мере удаления звезды от нас пружина бы растянулась, формируя более длинные волны. Наоборот, если бы звезда приближалась, пружина постепенно сжималась бы, а «волны» укорачивались.

Как же информация об изменении расстояния между Землей и далекими звездами помогает обнаруживать новые экзопланеты, и причем тут спектрограф — прибор, раскладывающий свет от звезд в спектр, подобно стеклянной призме Ньютона?

Звезды излучают электромагнитные волны всех длин. Часть из них, проходя через более холодную атмосферу звезды, поглощается. В сплошном градиенте спектра излучения появляются «проплешины» — черные линии, соответствующие «съеденным» длинам волн. По этим пробелам в спектре излучения звезды астрономы определяют элементный состав ее атмосферы, ведь конкретные вещества поглощают определенные лучи. Пустоты в спектре называются линиями Фраунгофера. Анализируя их смещение, ученые и подтверждают факт наличия планет, вращающихся вокруг звезды.

Смещение линий Фраунгофера в спектре излучения звезд происходит из-за эффекта Доплера, причем группа линий сдвигается по очереди то в красную область, то в фиолетовую. Звезда то отдаляется от нас на небольшое расстояние, то приближается снова. Подобная «неуравновешенность» или покачивание объясняются только наличием рядом планеты.

Строго говоря, планета не вращается вокруг покоящейся звезды. Они вращаются вместе вокруг общего центра масс. Эта точка названа так, потому что ее положение зависит от масс гравитационно взаимодействующих объектов. Чем «жирнее» тело, тем ближе к нему центр масс, а значит, меньше орбита вращения вокруг него. Со стороны подобное вращение выглядит как покачивание. Действительно, звезда меняет положение всего-то на десятки метров в секунду.

Что эти метры для тела диаметром в миллион километров? Но даже этого движения достаточно, чтобы линии Фраунгофера «заёрзали» на спектре излучения звезды. В этом и состоит метод Доплера или, как его еще называют, метод лучевых скоростей, используемый для открытия новых экзопланет.

В 2016 году с помощью метода Доплера была обнаружена планета Проксима Центравра b, вращающаяся вокруг ближайшей к Солнцу звезды — Проксимы Центавра, расположенной в 4,2 световых годах от нас — по космическим меркам, в соседнем «селе». Женевские астрономы использовали данные спектрографа HARPS, который позволяет фиксировать покачивание звезды с точностью до метра в секунду. Увидеть 1 метр на расстоянии почти 40 триллионов километров — это круто. Но, видимо, недостаточно, чтобы быть уверенными в существовании потенциально обитаемой планеты. Поэтому ученые создали еще более точный прибор.

Точность спектрографа ESPRESSO, также сконструированного в Швейцарии, но в 2017 году, в 3 раза превзошла точность HARPS и составила около 30 сантиметров в секунду. Данные ESPRESSO подтвердили существование планеты Проксима Центавра b, массой в 1,17 массы Земли с периодом обращения вокруг звезды в 11,2 дня. Об открытии или, лучше сказать, подтверждении открытия четырехлетней давности, обрадованные астрономы сообщили в журнал Astronomy & Astrophysics.

Точность ESPRESSO позволила получить данные, намекающие на существование еще одной планеты. Причина второго сигнала пока не установлена. Если выяснится, что он планетарного происхождения, Проксима Центавра сможет претендовать на должность «президента» собственной звездной системы из пока двух открытых планет. Масса предполагаемой спутницы должна составлять менее трети массы Земли. Это была бы самая маленькая планета, когда-либо открытая с помощью метода лучевых скоростей.

Возможна ли жизнь на Проксиме b и возможно существующей второй планете поблизости? Проксима b примерно в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, но получает сопоставимую энергию. Температура ее поверхности предполагает наличие жидкой воды и, в теории, некоторых форм жизни. С другой стороны, Проксима — активный красный карлик, который бомбардирует свою планету рентгеновскими лучами. Фонить на Проксиме b должно примерно в 400 раз больше, чем на Земле. Спасти потенциальную жизнь может только планетарная атмосфера, в которой неплохо было бы найти немного кислорода. Да помогут ученым линии Фраунгофера! На этот раз нужно лишь увидеть спектр от самой экзопланеты, а не от ее звезды-мамки. Для этого специалисты Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили строят спектрометры RISTRETTO и HIRES, которые будет установлены на будущий гигантский телескоп ELT диаметром 39 метров. Что ж, с нетерпением ждем результатов.

Источник