Наблюдения подтвердили подозрения ученых о том, что ближайшая к Солнцу звезда также имеет регулярный цикл магнитной вариации, аналогичный солнечному 11-летнему циклу.
После недавних сообщений об открытии потенциально обитаемой планеты, вращающейся вокруг Проксимы Центавра, астрономы с удвоенными усилиями приступили к изучению звезды. Часть этого исследования связана с ее изменчивостью, поскольку звезда классифицируется как карлик класса M, известный своими сильными вспышками и выбросами плазмы. И такие звездные катаклизмы могут угрожать гипотетической жизни, разворачивающейся на орбитальных планетах.
Стоит добавить, что по-настоящему взрывоопасны только молодые звезды этого типа. Проксиме Центавра уже около 5 миллиардов лет, так что сейчас она должна быть — по крайней мере теоретически — немного спокойнее. До недавнего времени ученые также считали, что эти звезды не следуют глобальному магнитному циклу, как наше Солнце. Речь идет о знаменитом 11-летнем цикле, связанном с появлением избытка солнечных пятен и вспышек, в течение которых глобальное магнитное поле Солнца меняет свою полярную ориентацию. По мнению астрономов, Проксима Центавра вообще не должна подвергаться такому циклу. Между тем, последние наблюдения и компьютерное моделирование показывают, что все совсем наоборот — она и другие звезды этого типа также имеют регулярные циклы активности.
Солнечный цикл
Солнце характеризуется полярным магнитным полем. Мы можем представить их как наличие большого вытянутого магнита, вставленного в ось его вращения. Примерно каждые одиннадцать лет северный полюс этого магнита начинает меняться местами с южным. Это явление происходит довольно регулярно и сопровождается большим, нетрудным для наблюдения количеством поверхностных пятен — это просто места, где горячая плазма встречается и переплетается с линиями «закрученного» магнитного поля.
Ученые считают, что звездное поле такого типа образуется между двумя зонами звезды: внутренней, радиальной, расположенной непосредственно над солнечным ядром (где энергия переносится вверх в основном за счет излучения, и которая вращается вокруг своей оси наподобие твердого тела) и больше внешняя конвективная зона (в которой энергия передается теплом - движением «кипящей» плазмы). Конвективная зона вращается дифференциально — вещество вблизи солнечного экватора движется в этом движении значительно быстрее, чем то, что скапливается на полюсах. В результате этих различий во вращательном движении конвективный слой движется по радиальной зоне с разной скоростью, возмущая плазму. Это, в свою очередь, наполнено ионизированным газом, поэтому, когда его частицы движутся,
Однако звезды с массой менее примерно 35% массы Солнца, включая саму Проксиму Центавра, согласно современным знаниям, полностью конвективны, другими словами, они представляют собой одну большую конвективную зону. Так что у них не должно быть глобального магнитного поля с определенной полярностью. Между тем оказывается, что М-карлики с циклами активности все-таки существуют. Как это возможно?
Магнитная активность Проксимы Центавра
Брэдфорд Варгелин из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизикии его исследовательская группа, он уже двадцать два года занимается сбором наблюдений за звездами в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Мы знаем, что ультрафиолетовые и рентгеновские фотоны в звездах исходят в основном от вспышек (вспышек), поэтому периодическое изменение в этих областях должно быть гораздо более выраженным, чем в оптическом диапазоне. Оказалось, что Проксима Центавра действительно имеет семилетний цикл активности , в течение которого наблюдается увеличение излучения в этих высокоэнергетических диапазонах. Эти наблюдения также согласуются с предыдущими исследованиями, которые оценили продолжительность цикла этой звезды в семь-восемь земных лет. Команда также нашла доказательства дифференциального вращения Проксимы.
Однако, чтобы подтвердить и лучше понять важность этих открытий, ученым по-прежнему требовалось компьютерное моделирование. Их общий результат таков: медленно вращающиеся М-карлики с циклом вращения не более 83 земных суток должны иметь магнитные циклы и дифференциально вращаться. Однако те же карлики, которые, правда, быстрее вращаются вокруг своей оси - не должны. Все сводится к тому, насколько эффективно данное магнитное поле «держит» звезду под контролем. Быстро вращающиеся звезды обычно молоды и имеют очень сильные поля, которые удерживают их плазму в определенной области, эффективно предотвращая дифференциальное вращение. Тогда полярное поле не меняется на противоположное и циклов нет. Магнитные поля мощные, но как будто застыли на месте, не двигаясь. Только случайные конвективные потоки вблизи поверхности звезд вызывают мелкомасштабную активность, которая объясняет наблюдаемые вспышки. С другой стороны, когда такая звезда со временем замедляет свое вращение, ее магнитное поле также ослабевает. Она уже не может «застыть» в точке плазмы, поэтому плазма на экваторе в одной точке начинает вращаться быстрее, чем на полюсах. Поэтому имеет место дифференциальное вращение - даже в звезде только с конвективной зоной.
Заключение
Если моделирование действительно отражает то, что происходит в этих типах звезд, мы не должны наблюдать магнитные циклы для молодых, быстро вращающихся М-карликов, но в то же время они будут вполне обычными для более старых и медленных. Однако, чтобы на самом деле подтвердить это, нужны еще многолетние наблюдения.