科学|研究表明，太阳不如其他恒星活跃
「文章介绍了科学家们通过研究太阳与369颗在颜色、质量、成分、年龄、温度和自转速率上与太阳相当的恒星发现 ， 大多数类似太阳的恒星都比太阳活跃得多 。 科学家们对此做了两种推测: 由于太阳内部较差自转的变化 ， 太阳发电机正在向低活动状态过渡; 恒星活动水平会发生波动 ， 而太阳处于平静期 。 」
我们对太阳已经有充分的了解 。 科学家们甚至发射了一个前往太阳的探测器 ， 这是从未对其它恒星进行过的 。 太阳离我们很近 ， 因此我们有很多机会去研究它 。 现在看来 ， 太阳是一个典型的G型主序星 ， 或黄矮星 。
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（图解：赫罗图是以恒星的绝对星等或光度相对于光谱类型或有效温度绘制的散布图 ， 太阳属于G型主序星；图源：space.fm）
最新的研究表明事实并非如此 。 在调查类似于太阳的恒星后 ， 科学家发现 ， 至少在目前这个阶段 ， 太阳活动好像被抑制了 。 与其它恒星相比 ， 太阳亮度的波动和黑子的活动都远远低于平均值 。 这是一个奇怪的现象 ， 而且这个现象可能会对未来在地球上的生活造成影响 。
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（图解：太阳的结构；图源：ESA）
我们知道 ， 在一个长达11年的周期内 ， 太阳的亮度会发生细微的变化 。 在每个周期的开始 ， 太阳活动比较平静 。 在这一时期 ， 太阳产生的磁场在其两极之间对齐 。 但由于赤道自转速度比两极快 ， 磁场会发生变形 。 这导致了太阳增强的活动、变化的亮度和黑子的产生 。 最终 ， 约11年后 ， 磁场迅速恢复对其 ， 两极翻转 ， 太阳又回到了最初的平静状态 。
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(图解：太阳经历一个周期的变化；图源：NASA）
通过理解太阳活动如何变化 ， 我们可以预测太阳的未来 。 实际上 ， 有个强大的工具就在身边：地球 。 通过研究树木年轮、冰芯和化石中各元素的比例 ， 我们能够知晓太阳如何随时间变化 。 从这些记录中 ， 我们得知 ， 在过去9000年里 ， 太阳活跃程度与现在差不多 。 可是我们很难知道 ， 在更遥远的过去 ， 太阳的运转是否与现在有所不同 ， 也很难判断其当前的活跃程度是否只是暂时的 。 “与太阳的寿命相比 ， 9000年仿佛只是眨眼之间 。 ” 蒂莫·莱因霍尔德（德国马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）的天体物理学家）说道 。 “毕竟 ， 我们的恒星有近46亿年的历史 。 然而 ， 我们能够想到的只是太阳所经历了几千年的安静阶段 。 因此 ， 我们对太阳的理解在某种程度上是扭曲的 。 ”
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（图解：开普勒任务是美国国家航空航天局设计来发现环绕着其他恒星之类地行星的太空望远镜；图源：NASA）
这就是我们为什么要研究其它恒星：将太阳与其他恒星进行比较 ， 以确定太阳的活动是否具有普遍性 。 开普勒太空望远镜对同一片天空连续研究了四年 ， 并记录与黑子有关联的亮度变化 。 借助开普勒望远镜 ， 天文学家们获得了非常详细的数据 ， 因此能够计算视场内数万颗恒星的自转速率 。 这是关键所在——因为恒星的自转速率影响了其磁场强度 。 “磁场又会造成恒星活动的波动 。 ”MPS的天体物理学家萨米·索兰基说道 。
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（图解：太阳磁场；图源：NASA）
研究人员从开普勒数据中选取了自转周期在20至30天的恒星（太阳的自转周期为24.5天） 。 他们将这些恒星与来自盖亚卫星的数据进行了对照参考 ， 并确定了369颗在颜色、质量、成分、年龄、温度和自转速率方面与太阳相似的恒星 。 紧接着 ， 他们将这些恒星的亮度变化与太阳的亮度变化进行了比较 。 结果很明显 ， 与大多数其他恒星相比 ， 太阳活动波动非常微弱 。 通常 ， 其他恒星的波动是太阳的五倍 。 MPS的天文学家亚历山大·夏皮罗说：“我们没有想到大多数类似太阳的恒星比太阳要活跃得多 。 ” 但是 ， 因为不是所有恒星都能探测到太阳黑子 ， 所以科学家无法记录这些恒星的自转速率 。因此 ， 研究小组进行了更范围更广的比较 ， 测量了2500个旋转速率未知的恒星——在这种情况下 ， 太阳似乎显得比较正常 。
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（图解：太阳与恒星KIC 7849521的比较；图源：MPS）
我们并不清楚这一发现意味着什么 。 一种可能性是旋转速率已知的恒星与旋转速率未知的恒星之间存在着根本差异 。 研究人员认为 ， 如果用开普勒望远镜对太阳进行远距离探测的话 ， 太阳很可能属于后者 。 他们在论文中写道：“比如 ， 有人提出 ， 由于太阳内部的较差自转发生了变化 ， 太阳发电机正处于向过低活动状态的过渡期 。 ” “根据这种解释 ， 自转周期未知的恒星正处于低活跃状态或正在向低活跃状态过渡 ， 而主序星却处于活跃状态 。 ”
另一种可能性是恒星活动会在不同程度上进行波动 ， 而太阳恰好在本世纪内处于平静期 。 这种解释暗示着太阳或许会在未来变得更活跃 。这是一个令人担忧的猜测 ， 因为狂暴的太阳会对通信、导航、卫星甚至电网等产生负面影响 。 尽管如此 ， 太阳至少在过去9000年来一直相对平静 。 因此 ， 站在人类的视角 ， 太阳波动的间隔时间可能相当长 。
目前 ， 尚无办法判断哪种猜想更接近真实情况 。不过 ， 未来使用更加精密的仪器进行观测 ， 我们可能会解开现在的一些疑惑 。
作者: MICHELLE STARR
FY: Gogo
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