Данные о соседней звезде и моделирование показали, каким было Солнце в «молодости»

Говоря о своей работе, международный коллектив астрофизиков, работавший под руководством Владимира Айрапетяна (Vladimir S. Airapetian) из Американского университета и NASA, называет ее отчетом врача или восстановлением потерянного детского фото. Так же, как доктора, ученые собрали воедино огромное количество «анализов» о разных параметрах звезды, чтобы восстановить историю ее «взросления». И словно профессионалы ретуши, они изучают «родственников» Солнца, дабы восстановить его облик в «юности».

Публикация с новыми результатами моделирования размещена в журнале The Astrophysical Journal. Исследование проводили при поддержке и финансировании Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA). Задачей ученых было моделирование звездного ветра от расположенной совсем недалеко Каппы¹ Кита. Это очень молодое светило отделяют от нас всего около 30 световых лет, что по космическим меркам будто через дорогу перейти.

При этом Каппа¹ Кита невероятно похожа на Солнце: масса этих двух звезд идентична в пределах погрешности измерений, спектральный класс тот же, а значит, и состав одинаковый. При этом соседнее светило моложе почти на четыре миллиарда лет. Из-за этого Каппа¹ Кита имеет светимость всего в 85% солнечной, вращается вокруг своей оси гораздо быстрее и ведет себя словно малое дитя: постоянно устраивает в окружающем пространстве хаос. А точнее, выбрасывает огромное количество вещества, демонстрируя намного большую активность, чем Солнце. Так и должно быть, согласно современным представлениям об эволюции звезд.

И если значительную часть физических параметров отдаленного светила мы можем измерить с помощью телескопов, то звездный ветер до нас просто не доходит в нужном для изучения количестве. Здесь вступает в игру моделирование. Команда Айрапетяна использовала хорошо зарекомендовавший себя программный пакет Alfvén Wave Solar Model, входящий в разработанный в Мичиганском университете инструментарий Space Weather Modeling Framework. Эта модель была создана для симуляции и прогнозирования солнечного ветра, но ее можно использовать и для других звезд.

Причем за счет возможности проверить фактические параметры источаемого Солнцем вещества, высокая точность модели подтверждена практикой. Более того, подобные расчеты для Каппа¹ Кита проводили ранее, но их разрешение было весьма малым. На этот раз ученые радикально повысили детализацию моделирования за счет данных об изучаемой звезде, полученных сразу четырьмя телескопами: Hubble Space Telescope, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), NICER и XMM-Newton. Одним из наглядных результатов этой работы стало впечатляющее видео распространения вещества из короны молодой звезды.

Но суть исследования заключалась не только в получении красивых динамических 3D-моделей. Именно когда Солнцу было около 700 миллионов лет, на Земле начала формироваться примитивная жизнь. В этом процессе активное участие принимали эффекты, порожденные светилом, в первую очередь поток заряженных частиц, здорово влияющих на атмосферу и химические процессы на поверхности планеты. Из-за повышенной активности звезды магнитное поле Земли (или гипотетического похожего тела в зоне обитаемости Каппа¹ Кита) сжималось, причем поток солнечного ветра был таким сильным, что полярные сияния возникали даже над экватором.

После моделирования «детской версии Солнца» в лице Каппа1 Кита Айрапетян с коллегами собирается повторить то же самое со звездами несколько постарше. Это необходимо, чтобы усовершенствовать программное обеспечение и математический аппарат таких симуляций. В ближайшем будущем ученые смогут получить больше данных о ранних этапах эволюции нашего светила, а также понять, как оно повлияло на возникновение и развитие жизни на Земле.