Minimum Maundera

Czy siedemnastowieczny słoneczny funk był rzadkością?

By Robert Sanders

BERKELEY ? Tajemniczy XVII-wieczny słoneczny funk, który niektórzy powiązali z Małą Epoką Lodowcową w Europie oraz z globalną zmianą klimatu, staje się jeszcze większą zagadką w wyniku nowych obserwacji astronomów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

Przez 70 lat, od 1645 do 1714 roku, wcześni astronomowie nie odnotowali prawie żadnej aktywności plam słonecznych. Liczba plam słonecznych – chłodniejszych obszarów na Słońcu, które wydają się ciemne na tle jaśniejszego otoczenia – spadła tysiąckrotnie, według niektórych szacunków. Chociaż aktywność na Słońcu waha się i płynie dziś w cyklu 11-letnim, nie było tak cicho od tego czasu.

Od 1976 roku, kiedy to zauważono, że ten długi okres niskiej aktywności plam słonecznych, tak zwane minimum Maundera, zbiegł się z najzimniejszą częścią Małej Epoki Lodowej w Europie i Ameryce Północnej, astronomowie przeszukiwali pobliskie gwiazdy podobne do Słońca w poszukiwaniu przykładów gwiezdnych minimów. Mieli nadzieję określić jak powszechne są takie minima i przewidzieć następne minimum słoneczne – i być może następny okres globalnego ochłodzenia.

Teraz dane z grupy astronomów z UC Berkeley podają w wątpliwość setki gwiazd uważanych za przykłady gwiezdnych minimów analogicznych do cichego okresu, którego Słońce doświadczyło 300 lat temu.

W plakacie, który ma być przedstawiony w poniedziałek, 31 maja, na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Denver, absolwent UC Berkeley Jason Wright pokazuje, że prawie wszystkie rzekomo podobne do Słońca gwiazdy wykazujące minimalną aktywność są w rzeczywistości znacznie jaśniejsze od Słońca i znacznie się od niego różnią, a zatem nie są przykładami minimów Maundera. The znalezisko rzucać w wątpliwość wszystkie studia using te gwiazda o the słońce swój aktywność i przyszły minima, Wright said.

„Gwiazda przegląd typowo znajdować że 10 do 15 procent wszystkie słońce jak gwiazda być w nieaktywny stan jak the Maunder minimum, che wskazywać że the słońce spędzać wokoło 10 procent swój czas w ten stan,” Wright powiedzieć. „Ale nasze badania pokazują, że ogromna większość gwiazd zidentyfikowanych jako gwiazdy z minimum Maundera jest znacznie powyżej ciągu głównego, co oznacza, że nie są one podobne do Słońca, ale są to albo gwiazdy wyewoluowane, albo gwiazdy bogate w metale takie jak żelazo i nikiel. Do tej pory nie znaleźliśmy żadnej gwiazdy, która byłaby jednoznacznie gwiazdą z minimum Maundera.”

„Myśleliśmy, że wiemy jak wykryć gwiazdy z minimum Maundera, ale nie wiemy,” powiedział.

Sekwencja główna jest regionem, gdzie normalne, stale palące się gwiazdy grupują się na wykresie koloru w stosunku do jasności. W miarę starzenia się gwiazd, stają się one coraz bardziej czerwone i jaśniejsze – stają się tak zwanymi gwiazdami subgigantowymi – i przesuwają się w górę poza ciąg główny. Słońce jest na ciągu głównym od około 5 miliardów lat, odkąd osiadło po zapoczątkowaniu fuzji wodoru w swoim jądrze, i pozostanie tam przez kolejne 5 miliardów lat, aż zacznie puchnąć i stanie się subgigantem.

„Faktem jest, że wciąż nie rozumiemy, co dzieje się na naszym Słońcu, jak pola magnetyczne generują 11-letni cykl słoneczny, lub co spowodowało magnetyczne minimum Maundera,” powiedział doradca Wrighta, Geoffrey Marcy, profesor astronomii na UC Berkeley. „W szczególności nie wiemy, jak często gwiazdy podobne do Słońca wpadają w minimum Maundera, ani kiedy wystąpi następne minimum. Ono móc jutro.”

The spadek w słoneczny aktywność w the późny 17th i wczesny 18th wiek przyciągać the światowy uwaga w 1893 angielski astronom Edward Walter Maunder, kto także zauważać dip podczas the
same okres w the intensywność i częstotliwość the północny światło, che być powodować burza na the słońce. Znowu, w 1976, astronom John Eddy przeglądać różny kawałek dowód dla the Maunder minimum i wnioskować nie tylko że ono być prawdziwy, ale cytować 1961 papier the minimum z równoczesny okres chłodzenie przez Europa, być może należny zmniejszony energia wydajność od the słońce. The słońce, i gwiazda jak the słońce, być ciemny gdy inactive.

The pomysł Maunder minimum być kontrowersyjny, jakkolwiek, ponieważ nikt naprawdę znać jak ściśle ludzie obserwować the słońce w the mid-1600s, zaledwie 40 rok po the wynalazek the teleskop. Żaden zapis aktywności słonecznej nie istnieje przed minimum Maundera, chociaż gwałtowny wzrost aktywności sygnalizował jego koniec w 1714 roku.

Pewność otacza również przyczynę Małej Epoki Lodowej, która rozpoczęła się około 1300 roku n.e. i trwała przez kilkaset lat. Charakteryzująca się zimniejszymi niż zwykle zimami i chłodniejszymi latami na całej półkuli północnej, mogła zostać spowodowana przez gazy cieplarniane i cząstki wyrzucane do atmosfery przez wulkany lub przez wahania w mocy Słońca.

Wielu ekspertów klimatycznych traktuje minimum Maundera poważnie, jednak astronomowie stworzyli długą listę gwiazd, które rzekomo wykazują ten sam spadek aktywności, o czym świadczy zmniejszona emisja pierwiastka wapnia w atmosferze gwiazdy. Aktywność słoneczna charakteryzuje się silnymi polami magnetycznymi, które podgrzewają górną atmosferę Słońca, czyli chromosferę, do około 8000 do 10 000 stopni Kelvina, pobudzając wapń do emisji niebieskiego światła.

Pytanie, które postawił Wright, dotyczy tego, czy przyczyną zmniejszonej emisji wapnia jest gwiezdne minimum Maundera, czy też coś innego, jak wiek – gwiazdy obracają się wolniej z wiekiem, tracą swoje dynamo magnetyczne i nie wytwarzają już pól magnetycznych ani plam – lub wysoka zawartość metali. „Teraz stwierdziliśmy, że to nie jest efekt minimów Maundera,” powiedział.

„Astronomowie założyli, że gwiazdy podobne do Słońca przechodzące przez gwiezdny funk są w rzeczywistości bardzo, bardzo starymi gwiazdami, których pola magnetyczne wyłączyły się na zawsze. Nie znajdują się one w tymczasowym
maksymalnym minimum, ale w trwałym. Są martwe,” powiedział Marcy. „Słońce będzie w tym stanie w 4 miliardy lat lub tak.”

„To sugeruje, że jeśli inne gwiazdy przechodzą minima Maundera własnych, to jest albo rzadkie zdarzenie prawie niewykryte w badaniach aktywności lub niekoniecznie jest wskazany przez niskie wapnia … poziomy emisji,” Wright napisał. Dlatego, dodał, potrzebne jest jakieś inne kryterium, aby rozróżnić te gwiazdy w gwiezdnym spowolnieniu.

Problem z gwiazdami uważanymi za będące w minimum Maundera przeszedł niezauważony, ponieważ dopiero w 1998 roku wystrzelono satelitę Hipparcos, który zaczął określać dokładne odległości do wielu pobliskich gwiazd. Wtedy stało się możliwe obliczenie absolutnej jasności tych gwiazd i umieszczenie ich precyzyjnie na wykresie jasności kolorów, znanym jako diagram Hertzsprunga-Russella.

Wright postanowił systematycznie przyglądać się gwiazdom z minimum Maundera po tym jak on i Marcy zauważyli, że wiele pozornie nieaktywnych pobliskich gwiazd było w rzeczywistości jaśniejszych niż gwiazdy ciągu głównego. Zebrali oni widma ponad 1000 pobliskich gwiazd w poszukiwaniu dowodów na istnienie planet.

W swojej analizie Wright wykorzystał dane Hipparcosa dotyczące odległości do wyznaczenia jasności absolutnej kilku tysięcy pobliskich gwiazd badanych nie tylko przez Kalifornijski i Carnegie Planet Search Program Marcy’ego, ale także przez inne projekty, takie jak Mount Wilson H-K Project i Project Phoenix. Zauważył on, że niektóre z gwiazd wcześniej zidentyfikowanych jako gwiazdy z minimum Maundera mogą być gwiazdami bogatymi w metale, które również palą się jaśniej niż nasze Słońce i wykazują mniejszą aktywność. Potrzebna jest dalsza analiza pobliskich gwiazd, aby scharakteryzować te ciche gwiazdy.

Znaleziska, które zostały złożone w Astrophysical Journal, były wynikiem pracy wspieranej przez Sun Microsystems, National Aeronautics and Space Administration oraz National Science Foundation.

.