Солнце вращается не с постоянной скоростью; астрономы на протяжении многих лет наблюдают его постепенное замедление. Это происходит из-за внутренних процессов, связанных с магнетизмом и поведением плазмы. Хотя этот процесс абсолютно естественен, научное сообщество обеспокоено тем, что скорость вращения снизилась в сотни раз по сравнению с предыдущими этапами. Понимание этого явления позволяет лучше расшифровать эволюцию звезд и их внутреннее устройство — область, в которой до сих пор остается много неразгаданных тайн.
Многочисленные исследования на протяжении многих лет выявили четкую закономерность: по мере старения звезды ее вращение замедляется. Эта тенденция была подтверждена с помощью таких методов, как астросейсмология, которая изучает незначительные изменения яркости и движения небесных тел для определения их структуры. Такой анализ позволяет оценить возраст звезд, их внутреннюю динамику и даже силу магнитных полей. На основе этих данных исследователи установили устойчивую связь между течением времени и постепенным снижением скорости вращения звезды.
Почему Солнце замедляет свое вращение?
Команда исследователей из Университета Киото предложила объяснение, основанное на передовых симуляциях, опубликованных в The Astrophysical Journal. Их гипотеза сосредоточена на внутреннем явлении, связанном с поведением плазмы и действием магнитных полей. Солнце замедляет свое вращение из-за взаимодействия между плазмой и магнитными полями внутри него.
Для простоты понимания исследователи приводят сравнение: фигурист, вращаясь, может изменить свою скорость, просто изменив положение рук. При этом не требуется потери энергии; достаточно ее перераспределить. В звездах происходит нечто подобное, хотя и с гораздо более сложными процессами. Вместо рук перераспределяется звездная плазма. Этот электрически заряженный материал может перемещаться во внешние области, тем самым изменяя скорость вращения без прямой потери энергии.
Предложенная модель не только объясняет замедление вращения, но и предлагает неожиданные сценарии. «Наши соавторы в Австралии и Великобритании провели трехмерные магнитогидродинамические симуляции для массивных звезд перед коллапсом ядра. Мы предполагали, что потоки внутри конвективной зоны массивной звезды могут развиваться аналогично конвективной зоне Солнца», — объясняет Рёта Шимада, ведущий автор исследования.
Соавтор Люси МакНилл добавляет: «Нас удивило, что некоторые конфигурации магнитных полей фактически ускоряют вращение ядра, что предполагает уникальность конечной скорости вращения для каждой звезды в зависимости от ее свойств. Медленное вращение может быть даже невозможно для некоторых классов массивных звезд».
Солнечные бури
Солнечные бури выбрасывают огромное количество энергии и заряженных частиц, которые, взаимодействуя с магнитным полем Земли, могут вызывать самые разные явления: от полярных сияний до сбоев в навигационных системах, помех в связи или повреждений спутников. Главной проблемой до сих пор была задержка в реагировании, как отмечается в исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Space Physics.
В этом контексте новая модель прогнозирования исходит из другой идеи: Солнце не является полностью случайной системой. Его активность следует циклам, и на нем существуют области, где магнитная энергия имеет тенденцию накапливаться. Анализируя десятилетиями большие объемы рентгеновских данных, исследователи выявили зоны с более высокой вероятностью возникновения экстремальных событий. Ключ состоит в сочетании этого физического анализа с передовыми математическими методами и машинным обучением.
Вместо того чтобы пытаться предсказать точный момент вспышки, система устанавливает «окна риска» — то есть периоды и области, где вероятность интенсивной активности значительно выше. Один из наиболее важных результатов исследования заключается в том, что модель смогла указать активные зоны даже на обратной стороне Солнца, невидимой с Земли. Эти предсказания впоследствии были подтверждены наблюдениями космических зондов.
Общий контекст отражает явный парадокс: Солнце значительно не изменилось, но наша технологическая зависимость — да. В отличие от других природных явлений, солнечные бури не представляют прямой угрозы для здоровья человека, поскольку атмосфера Земли и магнитосфера действуют как защитный экран. Однако, как объясняют исследователи НАСА, реальная проблема заключается в том, что значительная часть нашей технологической инфраструктуры особенно уязвима к эпизодам интенсивной солнечной активности.