Астрофизики выяснили, как часто происходят супервспышки на солнцеподобных звездах

Наше Солнце — звезда с достаточно высокой активностью. Чтобы в этом убедиться, можно взглянуть на карту солнечной активности, например, за 2024 год. В этом году произошла серия солнечных вспышек — выбросов потоков высокоэнергетических частиц, которая привела к появлению сильнейших за последние 20 лет геомагнитных бурь. Некоторые из них были настолько мощные, что вызвали полярные сияния на гораздо более низких широтах, чем обычно, как в северном, так и в южном полушариях.

Ученые давно задаются вопросом, может ли Солнце быть еще более «неистовой» звездой, породить гораздо мощные солнечные вспышки? Чтобы ответить на него, исследователи часто обращаются к прошлому, ищут свидетельства самых сильных солнечных «истерик» в древних ледниковых породах, а также в годичных кольцах деревьев. 

Однако это косвенные источники, по ним невозможно вычислить периодичность супервспышек. А наземные измерения солнечного излучения, достигающего Земли от нашего светила, стали доступны только с начала космической эры. То есть прошло слишком мало времени, чтобы получить статистику по супервспышкам и на ее основе определить, как часто они повторяются. 

Другой способ узнать об аномальном поведении нашего Солнца — исследовать похожие звезды, что и сделала международная команда астрофизиков под руководством Александра Шапиро (Alexander Shapiro) из Грацского университета имени Карла и Франца (Австрия).

Современные космические телескопы одновременно изучают тысячи звезд и регистрируют колебания их яркости в видимом свете. Супервспышки, которые за короткий промежуток времени выделяют количество энергии, превышающее один октиллион джоулей, проявляются в данных наблюдений как короткие, ярко выраженные пики яркости. Ученые не могут изучать Солнце на протяжении тысяч лет, но имеют возможность наблюдать за поведением тысяч звезд солнечного типа в течение короткого периода времени, что помогает оценить, насколько часто происходят супервспышки.

Шапиро и его команда проанализировала данные о 56450 солнцеподобных светилах, которые наблюдал космический телескопом NASA «Кеплер» с 2009 по 2013 годы. В итоге исследователи получили информацию о 220 тысячах лет звездной активности.

В своей работе астрофизики тщательно отбирали звезды. Ведь выбранные светила должны были быть «родственниками» Солнца. Поэтому ученые учитывали только те объекты, яркость и температура поверхности которых были близки к солнечным показателям. 

Также исследователи исключили ряд многочисленных ошибок — космическое излучение, пролетающие астероиды или кометы, не похожие на Солнце звезды, которые на снимках «Кеплер» могли случайно появиться вблизи солнцеподобного светила. Для этого команда ученых проанализировала изображения каждой потенциальной супервспышки и занесла в статистику только те события, которые можно было отнести к одной из выбранных звезд.

Таким образом, команда Шапира выявила 2889 сверхвспышек на каждые 2527 светил. Это означает, что в среднем одна солнцеподобная звезда производит сверхвспышку примерно раз в столетие. Иными словами, такого рода явления происходят гораздо чаще, чем предполагали ученые. Ранее другие исследователи пришли к выводу, что средние интервалы между вспышками составляют тысячу или даже десять тысяч лет. Однако в своих работах ученые не могли точно определить источник регистрируемых супервспышек.

Авторы нового исследования не пишут, что научились точно предсказать появления супервспышек на Солнце, но подчеркнули, что инженеры должны разработать ряд мер на случай такого события, например, продумать сценарий отключения спутников. 

В 2031 Европейское космическое агентство планируется запуск космической станции Vigil, которая должна стать своего рода системой своевременного прогнозирования солнечных вспышек. Аппарат будет круглосуточно наблюдать за солнечной активностью и предупреждать об опасных явлениях, которые могут повлиять на работу наземных систем и спутников на околоземной орбите. 

Отметим, что сильнейшая геомагнитная буря за всю историю наблюдений, причиной которой стала солнечная вспышка, произошла в 1859 году (еще называют «Событием Кэррингтона»). Тогда из строя вышли телеграфные системы во всей Европе и в Северной Америке. По оценкам специалистов, во время связанной с этим явлением вспышкой выделилась лишь сотая часть энергии, которая выделяется при возникновении супервспышки. Если бы «Событие Кэррингтона» произошло в наши дни, помимо инфраструктуры на поверхности планеты, под угрозой оказались бы и спутники.

Подробнее с результатами исследования команды Шапиро можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Science.