Звезда по имени Солнце: что знают ученые о нашем главном светиле

Звезда по имени Солнце: что знают ученые о нашем главном светиле

Раньше по звездам предсказывали судьбу, сегодня — находят новые экзопланеты. Что уже известно о нашей главной звезде и сколько еще ученым предстоит узнать, «РБК Трендам» рассказал астрофизик Сергей Попов

Звезды изначально были основным объектом изучения астрономии, поскольку их довольно легко наблюдать. Сегодня интерес к ним переживает некий ренессанс, только на этот раз звезды становятся своеобразным инструментом для наблюдения за другими небесными телами. Так, ученые могут обнаруживать новые экзопланеты по необычному изменению скорости звезды или ее блеска.

Также звезды играют важную роль в изучении галактик, в первую очередь нашей, ведь в них «записаны» все этапы ее формирования. Исследуя различные параметры большого количества звезд, ученые составляют карту галактики и получают возможность заглянуть в ее историю. Эта информация также помогает понять, как формировались галактики других типов, что, в свою очередь, нужно для понимания того, как эволюционировала Вселенная.

В конце 2013 года был запущен космический телескоп оптического диапазона Gaia. Его программа наблюдений была рассчитана на пять лет, до 2019 года, но он работает до сих пор. Не исключено, что его миссию продлят до 2025 года. Этот спутник позволяет определить точные координаты, скорости и другие физические характеристики более чем для миллиарда звезд.

Из чего состоят звезды

Звезда — это газовый шар, в центральной части которого происходят термоядерные реакции. Именно благодаря им звезда может светить или достаточно мощно, или долго.

99% массы звезды составляют водород и гелий, а оставшийся процент — это важные «добавки», которые позволяют определить, например, когда звезда формировалась.

Дело в том, что все более тяжелые, чем водород и гелий, элементы образовались уже в результате жизни первых звезд. Часть этих элементов выбрасывалась наружу — к примеру, значительная доля элементов тяжелее железа появилась в результате вспышек сверхновых. Слияние двух нейтронных звезд также влечет за собой масштабные события с выбросом тяжелых элементов.

Фактически все железо, которое есть на Земле, появилось в результате взрыва белого карлика, вспышки сверхновой типа Ia. Поэтому можно сказать, что даже железный привкус крови — это вкус белого карлика.

Что такое Солнце и откуда на нем вспышки

Разумеется, главной звездой для человечества является Солнце, и его изучение имеет для нас самую непосредственную практическую значимость. Еще несколько десятилетий назад люди не были готовы к очень мощным солнечным вспышкам — достаточно вспомнить блэкаут в Квебеке в 1989 году, ставший результатом солнечной бури.

Вспышки на Солнце, конечно не грозят уничтожить Землю, как в фильме «Знамение», но вполне могут привести к серьезным техническим катастрофам. Мощные выбросы энергии приводят к возмущению магнитного поля Земли, и возникающие при этом в проводящих системах токи способны их повредить. Поэтому сейчас стараются исключить их воздействие на линии электропередач, газопроводы и нефтепроводы.

А вот спутники связи защитить сложнее. Солнечная активность представляет опасность и для других астрономических приборов, поэтому те же спутники иногда стараются запускать, когда Солнце спокойно.

Одна из самых больших проблем пилотируемого полета на Марс также заключается в том, что велика вероятность попадания корабля в корональный выброс — гигантское облако плазмы, выбрасываемое Солнцем во время вспышек. Возможно, ее можно решить дополнительной защитой для аппарата или экипажа — или же целесообразнее будет просто планировать полет на периоды спокойного Солнца.

Хорошая новость заключается в том, что мощная вспышка не может произойти внезапно. У Солнца есть одиннадцатилетний период активности, и если где-то в обозримом будущем есть шанс возникновения вспышки, опасной для человечества как биологического вида, астрономические наблюдения позволят предсказать это за десятилетия до события.

Обычно детям рассказывают, что через пять-шесть-семь миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант, а затем и в белого карлика, и жизнь на Земле станет невозможна. Однако это неправда, потому что непригодной для жизни планета станет значительно раньше.

Мощность солнечного излучения медленно возрастает, это тренд в масштабе сотен миллионов лет. Климат на Земле становится более жарким за счет влияния Солнца. И если состав земной атмосферы сохранится примерно таким же, то из-за повышения солнечной светимости жизнь на планете закончится уже через миллиард лет. С учетом того, что мало у кого из землян есть планы на такой период, о неизбежной перспективе можно пока не беспокоиться.

Благодаря созданию новых спутников, наземных телескопов, включая нейтринные, в обозримом будущем, возможно, удастся в больших деталях разобраться в физике Солнца. Это важно в том числе и для предсказания эволюции земного климата.

От звезд к Солнцу и обратно

За счет подробного изучения Солнца при помощи нейтринных детекторов мы сейчас точно знаем, что в центре звезд происходят термоядерные реакции. Приборы регистрируют частицы, испущенные в недрах Солнца спустя несколько минут после их формирования. Даже при скорости, близкой к скорости света, частицам нужно больше восьми минут, чтобы долететь от центра Солнца до Земли, и на сегодняшний день мы научились регистрировать нейтрино от всех ключевых термоядерных реакций.

Если нейтринные детекторы дали возможность заглянуть в самый центр Солнца, то посмотреть, что происходит между центром и поверхностью звезды, удается благодаря гелиосейсмологии.

Вблизи солнечной поверхности возникают акустические волны, которые распространяются в недра, отражаются и выходят наружу. Видимая поверхность Солнца колеблется, «дышит»: есть множество разных волн, и даже один и тот же участок поверхности может участвовать в очень разных колебаниях. Это можно наблюдать, правда, регистрируют при этом не звук, а свет — благодаря эффекту Доплера. Картина, которая при этом получается, поддается интерпретации и моделированию, и в итоге мы узнаем, как меняется скорость звука в недрах Солнца и то, как там меняются температура и давление.

Полученные о Солнце знания ученые используют при изучении других звезд. У далеких светил может быть разная масса, химический состав, могут меняться магнитные поля или скорость вращения, но суть остается той же. Таким образом, даже не заглядывая в глубины других звезд, мы можем быть уверены, что они устроены так же, как Солнце.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.