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太阳太温柔了!新研究表明:太阳比同类恒星虚弱得多

 姿势分子_ 2021-03-22

根据科学家的观测,我们的太阳虽然比一些红巨星、蓝巨星小得多,但是在全银河系中,它的质量足以超过80%的恒星。

但是,最近对于宇宙中其他类似于太阳的恒星进行的一项研究告诉我们:和同类相比,我们的太阳是相当低调的,至少在它这个演化阶段来说,我们的太阳属于非常温柔的恒星。

在宇宙中,恒星的数量犹如恒河之沙。太阳为人类提供了绝佳的机会,可以近距离地研究这宇宙中最常见的天体之一。可是,即使宇宙给我们安排了这样的观测对象,尽管我们发射了专门的探测器,却依然对它了解甚少。

除了太阳探测器之外,地球本身也是我们了解太阳的一条有效的渠道。树木的年轮、两极的冰盖以及化石中的各种元素丰度,都可以帮助我们了解以往很久的岁月里,太阳有着怎样的变化。

我们知道,太阳活动有着相对稳定的周期,大概是11年的长度。目前科学家认为,每一个太阳活动周期的初始阶段,太阳都处于相对稳定的状态,磁场在两极之间分布得很整齐。不过,由于太阳表面并不是固体,所以不同纬度的自转速度不同。太阳赤道的自转速度比两极快,于是导致磁场发生了扭曲、变形,于是太阳活动就开始了。在这个期间,太阳的亮度会发生不断的变化,也会伴随黑子的产生。大概在11年后,磁场完成翻转,太阳重归静止期,等待着下一个周期的活动。

太阳活动会伴随着辐射的增强,这些高能粒子来到地球,就会留下痕迹。通过上面说到的一些地球物体,我们已经可以了解到最近9000年里太阳的活动情况。结果证明,在这段时间里,太阳的活跃程度和今天没什么两样。不过,对于9000年以前的太阳有怎样的活动,我们就不得而知了。

毕竟,太阳已经形成了近50亿年,"9000年就像一眨眼的时间"德国马克斯·普朗克太阳系研究所(MPS)的天体物理学家蒂莫·莱因霍尔德说。因此,我们甚至都不知道最近9000年来的太阳究竟只是处于一个特殊阶段,还是可以代表整个太阳的生涯。"如果太阳只是在经历仅仅持续几千年的静止期,导致我们对它有一个错误的印象,也是可以理解的。"

科学家之所以对太阳目前的活动状态提出质疑,是源自于对其他恒星的观测。我们知道,太阳在天文学上归类为G型主序星,也就是通常说的黄矮星。通过对其他黄矮星的研究,我们也可以侧面了解太阳应有的状态。

开普勒太空望远镜在服役期间,曾经在长达4年的时间里对一片宇宙区域进行了深入的观测,记录了数万颗恒星的数据。通过这些观测数据,科学家们计算了这些恒星的自转速度,并且可以探测出其表面黑子导致的非常微弱的光度变化。

就像我们刚才说的,科学家认为太阳不同纬度自转速度的不同,是导致太阳活动的重要原因,这个理论也适用于宇宙中的其他恒星。同时,自转速度的不同,也可能导致磁场的变化不同,最终表现出来的结果就是恒星活动强度的不同,这也是科学家们特别关注这些恒星自转速度的原因。"磁场是所有活动波动的驱动力。"马克斯·普朗克太阳系研究所的天体物理学家萨米·索兰基说。

在观测的数万颗恒星中,科学家们选取了自转周期在20-30天之间的部分,因为太阳的周期就在这个范围内(24.5天)。接下来,他们又将这些恒星与盖亚卫星的数据进行了交叉对比,确定了369颗在颜色、质量、化学元素、年龄、温度和自转速度等方面与太阳都差不多的恒星。

(图片说明:盖亚卫星是欧洲空间局于2013年发射的探测器,目标是对银河系内数十亿颗恒星进行精确观测,记录它们的档案、绘制银河系地图)

接下来,科学家们将这些恒星的亮度变化与太阳作了对比。

"令我们非常惊讶的是,大多数类似太阳的恒星比太阳的波动要剧烈得多。"MPS的天文学家亚历山大·夏皮罗说。

结果显示,和太阳相比,这些恒星的活动要剧烈得多,平均波动幅度是太阳的5倍

(图片说明:太阳和类似天体的活动对比)

但另一方面,还有一项数据非常值得注意:在2500颗无法观测到自转速度的恒星中,太阳的活动就显得不那么弱了。科学家由此想到,如果我们用开普勒太空望远镜在远处看太阳,大概也会看到一颗像这2500多颗恒星一样的天体吧。

问题在于,这两种天体之间、或者说太阳和那369颗恒星之间到底有哪里不同呢?表面上看,一种天体能从远方推测出自转速度,另一种不能,但是其中必定有更深层、更根本的机制,这也很可能就是恒星活动的根源。马克斯·普朗克太阳系研究所的科学家们对此提出了两种猜想:

"比如说,有人认为由于太阳内部的自转速度差异,导致太阳的'动力源’正在向较低的活动模式过渡。"他们在论文中写道,“根据这种解释,那些周期性恒星只是现在处于高度活跃的模式下,而未知自转速度的恒星们要么正在过渡,要么已经处于低活跃度模式了。”

这个理论显然对我们来说是好消息,这意味着太阳将会在未来长期处于相对安静的状态下。

不过,也有人认为:宇宙中的恒星本来就处于波动中,恒星活动也是一样的,而我们的太阳只是恰好处于地活跃期。如果是这个情况,那么对于地球的生物来说就不是好消息了。这暗示着未来的某一天,太阳会重新暴躁起来,让整个太阳系都感受到它狰狞的一面,也会让整个地球的电子设备都为之一“震”。

不论是哪一种情况,我们都应该感谢太阳目前还温柔地对待地球。如果它不是这么安静,恐怕地球也不会有今天这样复杂、多样的生态系统。

当然,即使是第二种情况,我们也不必过于担心。既然太阳在最近9000年都温柔地对待地球,那么它短时间内不会变得太恐怖。按照目前科技的发展速度,到那个时候,人类应该不会再担心这个问题了吧。

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