За мірками зірок Сонце зараз – «в міру вгодоване світило в розквіті сил». Але, щоб досконало зрозуміти його еволюцію і спробувати передбачити майбутній розвиток, вченим необхідно дізнатися, що являє собою подібні тіла на більш ранніх стадіях розвитку. У цьому здорово допомагають спостереження за молодими зірками того ж типу і, звичайно, моделювання.
Говорячи про свою роботу, міжнародний колектив астрофізиків, який працював під керівництвом Володимира Айрапетяна (Vladimir S. Airapetian) з Американського університету і NASA, називає її звітом лікаря або відновленням втраченого дитячого фото. Так само як лікарі, вчені зібрали воєдино величезну кількість «аналізів» про різні параметри зірки, щоб відновити історію її «дорослішання». І немов професіонали ретуші, вони вивчають «родичів» Сонця, щоб відновити його вигляд у «юності».
Публікація з новими результатами моделювання розміщена в журналі The Astrophysical Journal. Дослідження проводили за підтримки та фінансування Національного управління з аеронавтики й дослідженню космічного простору США (NASA). Завданням учених було моделювання зоряного вітру від розташованої зовсім недалеко Каппи-1 Кита. Це дуже молоде світило відокремлюють від нас всього близько 30 світлових років, що за космічними мірками ніби через дорогу перейти.
При цьому Каппа-1 Кита неймовірно схожа на Сонце: маса цих двох зірок ідентична в межах похибки вимірювань, спектральний клас той же, а значить, і склад однаковий. При цьому сусіднє світило молодше майже на чотири мільярди років. Через це Каппа-1 Кита має освітлення всього в 85% сонячної, обертається навколо своєї осі набагато швидше і поводиться немов мале дитя: постійно влаштовує в навколишньому просторі хаос. А точніше, викидає величезну кількість речовини, демонструючи набагато більшу активність, ніж Сонце. Так і повинно бути, згідно з сучасними уявленнями про еволюцію зірок.
І якщо значну частину фізичних параметрів віддаленого світила ми можемо виміряти за допомогою телескопів, то зоряний вітер до нас просто не доходить в потрібній для вивчення кількості. Тут вступає в гру моделювання. Команда Айрапетяна використовувала програмний пакет, що добре себе зарекомендував Alfven Wave Solar Model, що входить в розроблений в Мічиганському університеті інструментарій Space Weather Modeling Framework. Ця модель була створена для симуляції та прогнозування сонячного вітру, але її можна використовувати й для інших зірок.
Причому шляхом можливості перевірити фактичні параметри речовини, що виділяється Сонцем, висока точність моделі підтверджена практикою. Більш того, подібні розрахунки для Каппа-1 Кита проводили раніше, але їх розширення було досить малим. На цей раз вчені радикально підвищили деталізацію моделювання шляхом даних про досліджувану зірку, отриманих відразу чотирма телескопами: Hubble Space Telescope, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), NICER і XMM-Newton. Одним з наочних результатів цієї роботи стало вражаюче відео поширення речовини з корони молодої зірки.
Але суть дослідження полягала не тільки в отриманні гарних динамічних 3D-моделей. Саме коли Сонцю було близько 700 мільйонів років, на Землі почало формуватися примітивне життя. У цьому процесі активну участь брали ефекти, породжені світилом, в першу чергу потік заряджених частинок, що позитивно впливали на атмосферу і хімічні процеси на поверхні планети. Через підвищену активність зірки магнітне поле Землі (або гіпотетичного схожого тіла в зоні населеності Каппа-1 Кита) стискалося, причому потік сонячного вітру був таким сильним, що полярні сяйва виникали навіть над екватором.
Після моделювання «дитячої версії Сонця» в особі Каппа-1 Кита Айрапетяна з колегами збирається повторити те ж саме з зірками кілька (трохи) старшими. Це необхідно, щоб удосконалити програмне забезпечення і математичний апарат таких симуляцій. У найближчому майбутньому вчені зможуть отримати більше даних про ранні етапи еволюції нашого світила, а також зрозуміти, як воно вплинуло на виникнення і розвиток життя на Землі.
Натхнення: naked-science.ru