Астрономи Колорадського університету в Боулдері в США прийшли до висновку, що Сонце може породити викид енергії в тисячі раз могутніше звичайних спалахів, який завдасть величезної шкоди технологічній цивілізації. Подібні події, звані суперспалахами, зазвичай реєструвалися у молодих і активних зірок, і спочатку вважалося, що в Сонячній системі вони неможливі. Сьогодні ви дізнаєтеся про тривожне дослідження, опублікованому в журналі The Astrophysical Journal.
Зоряні вибухи
Спалахи являють собою викид значної кількості енергії в зоряну атмосферу. Їх породжують магнітні поля поблизу плям — холодних ділянок фотосфери. Високою магнітною активністю володіють молоді зірки, які швидко обертаються, подвійні зірки (їх компаньйони повинні бути близькі один до одного) і червоні карлики. Їх поля зі силою в кілька тисяч Гаусс (0,1-0,4 тесла) охоплюють великі ділянки поверхні, що сприяє виникненню суперспалахів зі освітленністю в десять або в мільйон разів вище, ніж у найбільших сонячних спалахів (з енергією 10 в 32-го ступеня ерг). Здавалося б, людству пощастило: Сонце обертається повільно, магнітні поля у нього слабкі — ніщо не вказує на те, що у нього вистачить сил на суперспалах.
Фотографія сонячного спалаху
Наслідки від сонячних спалахів різної сили: відключення електроенергії, зниження рівні споживання і втрати ВВП
Однак, завдяки даним, отриманим за допомогою космічного телескопа Kepler, вчені почали знаходити свідоцтва виникнення суперспалаху і у зірок спектрального класу G (до них відноситься сучасне Сонце). Зірки, що виробляють екстремальні спалахи, мають настільки величезну кількість плям, що по мірі обертання відбуваються періодичні зміни яскравості, які можна помітити за допомогою астрономічних приладів. Взагалі, поява величезної кількості плям — явна ознака посилення магнітної активності. Було виявлено велику кількість подібних подій, що дало дослідникам можливість оцінити ймовірність суперспалаху у Сонця.
Вчені з’ясували, що суперспалахи з енергією до 10 в 35-го ступеня ерг можуть відбуватися раз на кілька тисяч років у зірок, які обертаються так само повільно, як і Сонце. Частота спалахів зі збільшенням її сили зменшується за степеневим законом, тобто чим сильніший спалах, тим рідше він відбувається. Тому астрономи прийшли до висновку, що Сонце зрідка, раз на кілька тисяч років, здатне породити досить потужні магнітні поля, щоб створити катастрофічну подію.
Тривожні дані
В одній з минулих наукових робіт дослідники провели спостереження за 50 зірками сонячного типу, що виробляють суперспалахи. Більше половини (34) з них були поодинокими, а всі параметри зоряної атмосфери (температура, поверхнева гравітація, металлічность) була типовою для зірок G-класу. Вони демонстрували ту саму періодичність у зміні блиску, що відбувається при обертанні і наявність великої кількості плям. Також вчені виміряли вміст літію, чия велика кількість характерна для активних і молодих зірок.
З віком вміст літію в зірках знижується, оскільки по мірі того як світила стають холоднішими, метал опускається в гарячі надра, де руйнується у ядерних реакціях. Деякі зірки мають мало літію, повільно обертаються, але все ж виробляють досить потужні спалахи. Однак, щоб підтвердити, що Сонце може становити небезпеку, астрономам не вистачало спектроскопічних даних про одиночні зірки, адже багато вивчених систем були бінарними.
Взаємодія між хмарою плазми і електромагнітним полем Землі
Зображення: NASA
У новому дослідженні фахівці вивчили ще 23 схожі на Сонце зірки, у яких помітили суперспалахи. Ці зірки спочатку були виявлені нині «покійним» телескопом Kepler. Варто зауважити, що всі вони обертаються трохи швидше Сонця, у якого період обертання навколо своєї осі дорівнює приблизно 25 днів. З 23 зірок були відібрані 18 найбільш яскравих (щоб виключити вплив шуму), а з них у свою чергу виділили п’ять подвійних систем. Крім того, астрономи також для порівняння розглянули ще 28 зірок сонячного типу, у яких не було зафіксовано суперспалах.
З урахуванням об’єднаних даних 43 зірок астрономи підтвердили пряму кореляцію між числом сонячних плям і магнітною активністю зірок, а також те, що старі зірки, подібні Сонцю, дійсно можуть виробляти суперспалахи. Крім того, максимальна енергія спалахів не знаходиться в строгій залежності від швидкості обертання зірок, і потужні викиди енергії до 10 в 35-го ступеня ерг можуть відбуватися у повільно обертаючих зірок. Суперспалахи з енергією до 5 * 10 в 34-го ступеня ерг відбуваються на старих зірках сонячного типу приблизно раз на 2-3 тисячі років.
Однак, на думку дослідників, поточної статистики не достатньо, щоб впевнено відповісти на питання, чи може Сонце зробити катастрофічно потужний спалах. Вчені не цілком впевнені, що досліджені зірки не володіють якими-небудь неврахованими властивостями, які відсутні у Сонця. Але, виходячи з наявних даних, ймовірність того, що суперспалах може відбутися в найближчу сотню років, досить висока. Астрономи планують вивчити сам механізм виникнення спалахів і те, який вплив вони можуть зробити на найближчі планети.
Катастрофічні наслідки
Суперспалах не призведе до масового вимирання і екологічної катастрофи, незважаючи на те, що він буде в тисячі разів сильніше звичайного сонячного спалаху. Він не спалить лісу і не обдаст всіх людей і тварин на Землі шкідливим ультрафіолетовим випромінюванням. Проте його наслідки виявляться важкі для людської цивілізації, чиє існування тісно пов’язане з супутниковими та іншими технологіями. Сплеск високоенергетичного випромінювання виявиться фатальним для електроніки та телекомунікаційних систем і може стати смертельно небезпечним для астронавтів на орбіті.
Район прориву магнітного поля через фотосферу і сонячна спалах (внизу праворуч на сонячному диску).
Зображення: NASA / GSFC / SDO
Спалах на Сонці створює великі викиди плазми з сонячної фотосфери, які спрямовуються в космос і стикаються з магнітним полем Землі, створюючи геомагнітну бурю. Ще одним вражаючим фактором є іонізуюче випромінювання, яке відповідальне за формування іоносфери у Землі. Заряджені частинки можуть проникати у вищі шари атмосфери, викликаючи полярні сяйва і збої в радіозв’язку.
Суперспалах може призвести до втрати буквально всіх штучних супутників, а пасажири літаків, які роблять рейси через полярні області, отримають високі дози радіації. Серйозні пошкодження в енергосистемі приведуть до масового відключення електрики. Швидше за все, відбудеться виснаження озонового шару з посиленням шкідливого впливу ультрафіолетового випромінювання на шкіру людини. Зросте захворюваність раком, катарактою, а також підвищиться ризик отримання сонячних опіків. Відновлення атмосфери займе місяці або роки.