Maunder-minimum

A 17. századi napfunkció ritkaság volt?

Robert Sanders

BERKELEY ? Egy rejtélyes 17. századi napfolt-aktivitás, amelyet egyesek az európai kis jégkorszakkal és a globális klímaváltozással hoztak összefüggésbe, a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) csillagászainak új megfigyelései nyomán még rejtélyesebbé válik.

A korai csillagászok 70 éven át, 1645-től 1714-ig szinte semmilyen napfolt-aktivitásról nem számoltak be. A napfoltok – a Napon található hűvösebb területek, amelyek sötétnek tűnnek a fényesebb környezethez képest – száma egyes becslések szerint ezerszeresére csökkent. Bár a naptevékenység ma 11 éves ciklusban váltakozik, azóta sem volt ilyen csendes.

Amióta 1976-ban rámutattak, hogy a napfoltok alacsony aktivitásának ez a hosszú időszaka, az úgynevezett Maunder-minimum egybeesett a kis jégkorszak leghidegebb időszakával Európában és Észak-Amerikában, a csillagászok a közeli napszerű csillagokat kutatják a csillagminimumok példái után. Azt remélték, hogy meghatározhatják, mennyire gyakoriak az ilyen minimumok, és megjósolhatják a következő napminimumot – és talán a globális lehűlés következő időszakát.

Most a Berkeley Egyetem csillagászainak egy csoportjától származó adatok kétségbe vonják azt a több száz csillagot, amelyekről azt gondolták, hogy a Napon 300 évvel ezelőtt tapasztalt csendes időszakhoz hasonló csillagminimumok példái.

A UC Berkeley végzős hallgatója, Jason Wright május 31-én, hétfőn, az Amerikai Csillagászati Társaság denveri ülésén bemutatásra kerülő poszterében kimutatja, hogy a minimális aktivitást mutató, állítólag napszerű csillagok majdnem mindegyike valójában sokkal fényesebb, mint a Nap, és jelentősen különbözik tőle, ezért nem a Maunder-minimum példái. Az eredmények megkérdőjeleznek minden olyan tanulmányt, amely ezeket a csillagokat használja fel arra, hogy következtetéseket vonjon le a Nap saját aktivitásáról és a jövőbeli minimumokról, mondta Wright.

“A csillagfelmérések általában azt találják, hogy a napszerű csillagok 10-15 százaléka olyan inaktív állapotban van, mint a Maunder-minimum, ami arra utal, hogy a Nap idejének körülbelül 10 százalékát tölti ebben az állapotban”, mondta Wright. “A mi tanulmányunk azonban azt mutatja, hogy a Maunder-minimumként azonosított csillagok túlnyomó többsége jóval a fősorozat felett van, ami azt jelenti, hogy egyáltalán nem napszerűek, hanem vagy kifejlődött csillagok, vagy fémekben, például vasban és nikkelben gazdag csillagok. Eddig egyetlen olyan csillagot sem találtunk, amely egyértelműen Maunder-minimum csillag lenne.”

“Azt hittük, hogy tudjuk, hogyan lehet Maunder-minimum csillagokat detektálni, de nem tudjuk” – mondta.”

A fősorozat az a régió, ahol a normális, állandóan égő csillagok csoportosulnak, ha a szín és a fényesség diagramján ábrázoljuk. Ahogy azonban a csillagok öregednek, egyre vörösebbek és fényesebbek lesznek – úgynevezett szubóriás csillagokká válnak – és felfelé mozognak a fősorozatból. A Nap körülbelül 5 milliárd éve van a fősorozaton, amióta a magjában bekövetkezett hidrogénfúzió begyulladása után lenyugodott, és még 5 milliárd évig ott is marad, amíg el nem kezd duzzadni és alóriássá nem válik.

“Tény, hogy még mindig nem értjük, mi történik a Napunkban, hogyan hozzák létre a mágneses mezők a 11 éves napciklust, vagy mi okozta a mágneses Maunder-minimumot” – mondta Wright tanácsadója, Geoffrey Marcy, a Berkeley Egyetem csillagászprofesszora. “Különösen azt nem tudjuk, hogy milyen gyakran esik egy napszerű csillag Maunder-minimumba, vagy hogy mikor következik be a következő minimum. Ez akár holnap is lehet.”

A naptevékenység csökkenésére a 17. század végén és a 18. század elején Edward Walter Maunder angol csillagász hívta fel a világ figyelmét 1893-ban, aki ugyanebben az időszakban az északi fény intenzitásának és gyakoriságának csökkenését is észlelte, amelyet a nap viharai okoznak. 1976-ban John Eddy csillagász ismét áttekintette a Maunder-minimumra vonatkozó különböző bizonyítékokat, és nemcsak arra a következtetésre jutott, hogy a Maunder-minimum valós, hanem idézett egy 1961-es tanulmányt is, amely a minimumot egy egyidejűleg Európa-szerte tapasztalható lehűlési időszakkal hozta összefüggésbe, ami talán a Nap energiakibocsátásának csökkenése miatt következett be. A Nap és a Naphoz hasonló csillagok halványabbak, amikor inaktívak.

A Maunder-minimum gondolata azonban ellentmondásos, mivel senki sem tudja, milyen közelről figyelték az emberek a Napot az 1600-as évek közepén, mindössze 40 évvel a távcső feltalálása után. A Maunder-minimum előtt nem léteznek feljegyzések a naptevékenységről, bár az aktivitás megugrása jelezte a végét 1714-ben.

A Kr. u. 1300 körül kezdődött és több száz évig tartott kis jégkorszak okát is bizonytalanság övezi. Az északi féltekén a szokásosnál hidegebb telek és hűvösebb nyarak jellemezték, és talán a vulkánok által a légkörbe juttatott üvegházhatású gázok és részecskék, vagy a Nap teljesítményének ingadozásai okozták.

A Maunder-minimumot azonban sok éghajlati szakértő komolyan veszi, és a csillagászok hosszú listát állítottak össze olyan csillagokról, amelyek állítólag ugyanezt az aktivitáscsökkenést mutatták, amit a csillagok légkörében a kalcium elem csökkent kibocsátása jelez. A naptevékenységet erős mágneses mezők jellemzik, amelyek a Nap felső légkörét, vagyis a kromoszférát mintegy 8000-10 000 Kelvin-fokra melegítik fel, ami a kalciumot kék fény kibocsátására ösztönzi.

A kérdés az, mondta Wright, hogy a csökkent kalcium-kibocsátás oka a csillagok Maunder-minimuma vagy valami más, például a kor – a csillagok az öregedéssel lassabban forognak, elveszítik mágneses dinamójukat, és már nem termelnek mágneses mezőket vagy foltokat – vagy a magas fémtartalom. “Most rájöttünk, hogy ez nem a Maunder-minimumtól van” – mondta.”

“A csillagászok eddig azt feltételezték, hogy a Naphoz hasonló csillagok, amelyek csillagászati funkción mennek keresztül, valójában nagyon-nagyon öreg csillagok, amelyek mágneses mezői örökre kikapcsoltak. Nem egy átmeneti
Maunder-minimumban vannak, hanem egy állandóban. Halottak” – mondta Marcy. “A Nap körülbelül 4 milliárd év múlva lesz ebben az állapotban.”

“Ez azt jelenti, hogy ha más csillagok is átesnek a saját Maunder-minimumukon, akkor ez vagy egy ritka esemény, amelyet szinte nem is észlelnek az aktivitásfelmérésekben, vagy nem feltétlenül jelzi az alacsony kalcium … kibocsátási szint” – írta Wright. Ezért, tette hozzá, valamilyen más kritériumra van szükség ahhoz, hogy megkülönböztessük azokat a csillagokat, amelyek csillaghullásban vannak.”

A Maunder-minimumban lévőnek vélt csillagokkal kapcsolatos probléma észrevétlen maradt, mert csak 1998-ban indult el a Hipparcos műhold, amely elkezdte meghatározni sok közeli csillag pontos távolságát. Ezután lehetővé vált ezeknek a csillagoknak az abszolút fényességét kiszámítani, és pontosan elhelyezni őket egy szín-fényesség diagramon, az úgynevezett Hertzsprung-Russell-diagramon.

Wright úgy döntött, hogy szisztematikusan megvizsgálja a Maunder-minimum csillagokat, miután ő és Marcy észrevették, hogy sok látszólag inaktívnak tűnő közeli csillag valójában fényesebb, mint a fősorozatú csillagok. Több mint 1000 közeli csillag színképét gyűjtötték össze, hogy bolygókra utaló nyomokat keressenek.

Elemzésében Wright a Hipparcos távolságra vonatkozó adatait használta fel, hogy meghatározza több ezer közeli csillag abszolút fényességét, amelyeket nemcsak Marcy kaliforniai és Carnegie bolygókereső programja, hanem más projektek, például a Mount Wilson H-K projekt és a Phoenix projekt is felmért. Megjegyezte, hogy a korábban Maunder-minimumként azonosított csillagok némelyike fémben gazdag csillag lehet, amelyek szintén fényesebben égnek, mint a mi Napunk, és kisebb aktivitást mutatnak. E csendes csillagok jellemzéséhez a közeli csillagok további elemzése szükséges.

Az Astrophysical Journal című folyóiratban megjelent eredmények a Sun Microsystems, a National Aeronautics and Space Administration és a National Science Foundation által támogatott munka eredményeként születtek.