На звёздах солнечного типа происходят сверхмощные вспышки. Вдруг бабахнет? Дмитрий Вибе

На звёздах солнечного типа происходят сверхмощные вспышки. Вдруг бабахнет?

Дмитрий Вибе

Опубликовано 06 февраля 2013

Новые наблюдения свидетельствуют, что на звёздах солнечного типа иногда происходят сверхмощные вспышки. Осталось выяснить, является ли в этом отношении звездой солнечного типа само Солнце.

Прошло уже почти полтора года с того времени, когда я успокоил вас, написав, что большие вспышки на Солнце, по-видимому, происходить не могут. Но наука не стоит на месте, и пришло время несколько обновить это утверждение. Нет-нет, Солнце по-прежнему ведёт себя прилично и всем своим видом демонстрирует готовность и далее оставаться умеренным и аккуратным. Точнее сказать, за последние полтора века, со дня знаменитого явления Кэррингтона, солнечная активность несколько раз приводила к неприятным событиям, но ничего катастрофического не случалось. Да, в 1989 году вспышка на несколько часов оставила миллионы жителей Канады без электричества, но в России такое случается и без вспышек — и ничего, живём. Была ещё пара-тройка спутников, в разные годы вышедших из строя предположительно из-за солнечной активности, — вот и все последствия.

Но это статистика последних полутора сотен лет, что ничтожно мало по сравнению с возрастом Солнца. Самые мощные из зарегистрированных солнечных вспышек имели энергию порядка 10³² эрг, то есть на порядок меньше того, что Солнце излучает за секунду. Можем ли мы поручиться, что на Солнце в принципе невозможны существенно более редкие, но одновременно и более мощные вспышки?

Ни эволюцию Солнца, ни эволюцию других звёзд на длительном временном интервале мы проследить не способны. Но звёзд много, и в наших силах заменить долгое наблюдение одной звезды непродолжительным наблюдением большого количества звёзд. Для выявления вспышек требуются весьма качественные наблюдения: самые мощные из них увеличивают яркость Солнца примерно на сотую долю процента и длятся не более нескольких часов. Соответственно для обнаружения подобных вспышек на других звёздах изменения в их яркости (а вспышка внешне проявляется себя именно как всплеск яркости) необходимо отслеживать часто и с хорошей чувствительностью.

С 2009 года в космосе работает телескоп «Кеплер», идеально приспособленный для подобных исследований. Точнее сказать, его главное предназначение — поиск падений яркости, вызванных прохождением планеты по диску звезды, но не всё ли равно, что искать: кратковременные минимумы или кратковременные максимумы блеска? Группа учёных из Киотского университета (имена японских коллег я по-русски писать не решаюсь) извлекла из архива «Кеплера» данные наблюдений примерно сотни тысяч звёзд, похожих на Солнце. Критериями похожести считались температура и масса (точнее, ускорение силы тяжести на поверхности звезды), благо эта информация в каталоге «Кеплера» имеется. Кроме того, авторы работы предположили, что плавная переменность блеска исследуемых звёзд с периодами от одного до нескольких десятков дней возникает из-за того, что вращение звезды периодически выносит на её видимую поверхность крупные пятна. В этом случае можно предположить, что глубина переменности примерно характеризует размеры пятен, а её период соответствует периоду вращения звезды.

Критерием вспышки считалось возрастание яркости звезды в промежуток между двумя измерениями, которые разделены примерно получасовыми интервалами. Чтобы не размениваться на мелочи, японские учёные принимали в расчёт только скачки яркости более чем на 0,1 процента полной яркости звезды (то есть как минимум в 10 раз более сильные, чем на Солнце). Такие сверхвспышки были обнаружены на 148 звёздах солнечного типа (то есть имеющих примерно ту же массу и температуру). На некоторых звёздах за несколько месяцев наблюдений вспышки происходили неоднократно; их энергия достигала 10³⁶ эрг.

Поскольку сверхвспышка на солнцеподобной звезде — дело серьёзное, авторы рассмотрели несколько причин, по которым они могли бы ошибиться. Например, вспышки могли происходить не на наблюдавшихся звёздах, а на других, например на звезде, которая входит в пару с исследуемой, а то и вовсе на объекте, случайно оказавшемся примерно в том же направлении. В обоих случаях ассоциация вспышки с солнцеподобной звездой будет ошибочной. Однако ошибок не может быть слишком много, ибо обнаруженные вспышки следуют вполне ожидаемым закономерностям. Вероятность сильной вспышки тем больше, чем быстрее вращается звезда, чем она холоднее (в пределах рассмотренного интервала) и чем большие пятна на ней возникают. Не проходит также и предположение о том, что сверхвспышки происходят из-за взаимодействия звезды с близкой планетой-гигантом. Если бы у этих 148 звёзд были планеты, «Кеплер» обнаружил хотя бы некоторые из них. Между тем ни одна из этих звёзд кандидатом на наличие планетной системы не является.

Если максимально приблизить выборку к Солнцу, оставив в ней только медленно вращающиеся звёзды (с периодами более 10 дней), то в списке останется 14 сверхвспышек за 120 дней на 14 000 звёзд. Пересчитав эту величину в средний темп вспышек на одном объекте, авторы пришли к выводу, что на звезде солнечного типа вспышка с энергией порядка 10³⁴ эрг происходит раз в 800 лет, а раз в 5000 лет такую звезду сотрясает вспышка с энергией 10³⁵ эрг. В 2008 году группа экспертов по заказу NASA проанализировала последствия, к которым могут привести такие события, и пришла к выводу, что этого, с учётом нашей возрастающей зависимости от электроники, вполне достаточно, чтобы капитально дестабилизировать ситуацию в странах, привыкших как минимум к регулярному наличию электричества.

Означает ли это, что нам пора паниковать? Трудно сказать. Одних только массы, температуры и периода вращения может оказаться недостаточно, чтобы уверенно заявить: конкретная звезда по проявлениям активности тождественна Солнцу. Хорошо было бы всё-таки как-то узнать о возможных прошлых эксцессах на нашей звезде. Сделать это можно по анализу содержания радиоактивных изотопов углерода и бериллия, например, во льдах или в старых деревьях. Илья Усоскин и Геннадий Ковальцов собрали в разных архивах данные о содержании этих изотопов за последние 11 с лишним тысяч лет и не нашли признаков событий, которые существенно превосходили бы по интенсивности сильнейшие вспышки XX века.

Правда, не совсем ясно, насколько изотопные данные чувствительны к вспышкам. Например, события Кэррингтона в них не видно, хотя сомневаться в его реальности не приходится. Так что какие-то вспышки (и притом весьма мощные) можно при таком анализе пропустить. Кроме того, даже если вспышка оставила изотопный след, определить её энергию сотни и тысячи лет спустя не удаётся даже с точностью до порядка величины. Например, другая японская команда подсчитала, что пик в содержании ¹⁴C, соответствующий 775-780 г. н.э., должна была породить вспышка с энергией около 10³⁵ эрг (и пришла к выводу, что это была не солнечная вспышка, потому что таких вспышек на Солнце не может быть никогда). А через пару месяцев их американские коллеги повторили подсчёт и снизили требуемую энергию до 2 10³³.

Та же японская группа, что нашла вспышки на звёздах из списка «Кеплера», решила подойти к проблеме с другой стороны и задалась вопросом, что именно должно случиться с Солнцем, чтобы на нём произошла сверхвспышка. Оценки показали, что за один период активности (11 лет) Солнце в принципе способно накопить энергию для вспышки 10³⁴ эрг. А вот над подготовкой на порядок более мощной вспышки Солнце должно трудиться лет сорок. И ведь такие паузы в солнечной активности действительно были — Маундеровский минимум, например! Солнце несколько десятилетий спало, спало, копило силы… для чего? Никакими катаклизмами окончание Маундеровского минимума не ознаменовалось.

Обошлось? Не заметили? Пока неизвестно. Но вот о чём стоит помнить, как мне кажется: даже самая мощная вспышка — не более чем малозаметное событие в жизни звезды, скромная блёстка на поверхности; энергия даже слабой вспышки многократно превосходит годовое потребление энергии человечеством. Помните об этом и, отправляясь в дальний путь даже с наикрутейшим GPS-навигатором, прихватите на всякий случай и бумажную карту!

К оглавлению