Minimul Maunder

A fost funk-ul solar din secolul al XVII-lea o raritate?

De Robert Sanders

BERKELEY ? O misterioasă funk solară din secolul al XVII-lea, pe care unii au legat-o de Mica Epocă Glaciară a Europei și de schimbările climatice globale, devine și mai mult o enigmă în urma unor noi observații făcute de astronomii de la Universitatea din California, Berkeley.

Pe parcursul a 70 de ani, din 1645 până în 1714, primii astronomi au raportat o activitate a petelor solare aproape inexistentă. Numărul de pete solare – zone mai reci de pe Soare care apar întunecate față de mediul înconjurător mai luminos – a scăzut de o mie de ori, potrivit unor estimări. Deși activitatea de pe Soare are astăzi un flux și un reflux într-un ciclu de 11 ani, de atunci nu a mai fost atât de liniștită.

Din 1976, când s-a observat că această perioadă îndelungată de activitate scăzută a petelor solare, așa-numitul minim Maunder, a coincis cu cea mai rece parte a Micii Epoci Glaciare din Europa și America de Nord, astronomii au căutat stele asemănătoare Soarelui din apropiere pentru a găsi exemple de minim stelar. Ei au sperat să determine cât de frecvente sunt astfel de minime și să prezică următorul minim solar – și poate următoarea perioadă de răcire globală.

Acum, datele unui grup de astronomi de la UC Berkeley pun la îndoială sutele de stele despre care se credea că sunt exemple de minime stelare analoge cu perioada de liniște pe care a cunoscut-o soarele în urmă cu 300 de ani.

Într-un poster care va fi prezentat luni, 31 mai, la reuniunea de la Denver a Societății Astronomice Americane, Jason Wright, student absolvent al UC Berkeley, arată că aproape toate stelele presupuse a fi asemănătoare cu soarele și care prezintă o activitate minimă sunt, de fapt, mult mai strălucitoare decât soarele și semnificativ diferite de acesta și, prin urmare, nu sunt exemple de minime Maunder. Descoperirile pun sub semnul întrebării toate studiile care folosesc aceste stele pentru a face deducții despre activitatea proprie a soarelui și despre viitoarele minime, a declarat Wright.

„Studiile stelare constată în mod obișnuit că 10 până la 15 la sută din toate stelele asemănătoare soarelui se află într-o stare inactivă precum minimul Maunder, ceea ce ar indica faptul că soarele își petrece aproximativ 10 la sută din timp în această stare”, a spus Wright. „Dar studiul nostru arată că marea majoritate a stelelor identificate ca fiind stele cu minim Maunder se află mult deasupra secvenței principale, ceea ce înseamnă că nu sunt deloc asemănătoare Soarelui, ci sunt fie stele evoluate, fie stele bogate în metale precum fier și nichel. Până în prezent, nu am găsit nicio stea care să fie fără echivoc o stea cu minim Maunder.”

„Am crezut că știm cum să detectăm stelele cu minim Maunder, dar nu știm”, a spus el.

Secvența principală este o regiune în care stelele normale, cu ardere constantă, se grupează atunci când sunt reprezentate pe o diagramă a culorii în funcție de luminozitate. Cu toate acestea, pe măsură ce stelele îmbătrânesc, ele devin mai roșii și mai strălucitoare – devenind ceea ce se numește stele subgigante – și se deplasează în sus, în afara secvenței principale. Soarele se află pe secvența principală de aproximativ 5 miliarde de ani, de când s-a stabilizat după ce a aprins fuziunea hidrogenului în miezul său, și va rămâne acolo încă 5 miliarde de ani până când va începe să se umfle și va deveni o subgigantă.

„Adevărul este că încă nu înțelegem ce se întâmplă în soarele nostru, cum generează câmpurile magnetice ciclul solar de 11 ani sau ce a cauzat minimul magnetic Maunder”, a declarat consilierul lui Wright, Geoffrey Marcy, profesor de astronomie la UC Berkeley. „În special, nu știm cât de des o stea asemănătoare soarelui cade într-un minim Maunder sau când va avea loc următorul minim. Ar putea fi mâine.”

Căderea activității solare de la sfârșitul secolului al XVII-lea și începutul secolului al XVIII-lea a fost adusă în atenția lumii în 1893 de către astronomul englez Edward Walter Maunder, care a observat, de asemenea, o scădere, în aceeași perioadă
, a intensității și frecvenței aurora boreală, care este cauzată de furtunile de pe soare. Din nou, în 1976, astronomul John Eddy a trecut în revistă diverse dovezi ale minimului Maunder și a concluzionat nu numai că acesta a fost real, dar a citat o lucrare din 1961 care leagă acest minim de o perioadă contemporană de răcire în întreaga Europă, poate din cauza scăderii producției de energie de la soare. Soarele, și stelele ca soarele, sunt mai slabe atunci când sunt inactive.

Ideea unui minim Maunder este controversată, totuși, deoarece nimeni nu știe cu adevărat cât de atent observau oamenii soarele la mijlocul anilor 1600, la doar 40 de ani de la inventarea telescopului. Nu există nicio înregistrare a activității solare înainte de minimul Maunder, deși o creștere a activității a semnalat sfârșitul acestuia în 1714.

Incertitudinea înconjoară, de asemenea, cauza Micii Ere Glaciare, care a început în jurul anului 1300 d.Hr. și a durat câteva sute de ani. Caracterizată prin ierni mai reci decât în mod normal și veri răcoroase în întreaga emisferă nordică, este posibil să fi fost cauzată de gazele cu efect de seră și de particulele aruncate în atmosferă de vulcani sau de fluctuațiile producției solare.

Mulți experți în climă iau însă în serios minimul Maunder, iar astronomii au alcătuit o listă lungă de stele care se presupune că au prezentat aceeași scădere a activității, evidențiată prin scăderea emisiei de calciu din atmosfera stelelor. Activitatea solară este caracterizată de câmpuri magnetice puternice care încălzesc atmosfera superioară a soarelui, sau cromosfera, la aproximativ 8.000-10.000 de grade Kelvin, excitând calciul să emită lumină albastră.

Întrebarea, a spus Wright, este dacă cauza scăderii emisiei de calciu este un minim Maunder stelar sau altceva, cum ar fi vârsta – stelele se rotesc mai încet pe măsură ce îmbătrânesc, își pierd dinamoul magnetic și nu mai produc câmpuri sau pete magnetice – sau un conținut ridicat de metale. „Am descoperit acum că nu este de la minimele Maunder”, a spus el.

„Ceea ce au presupus astronomii este că stelele asemănătoare Soarelui care trec printr-un funk stelar sunt de fapt stele foarte, foarte vechi ale căror câmpuri magnetice s-au oprit pentru totdeauna. Ele nu se află într-un minim de Maunder temporar
, ci într-unul permanent. Sunt moarte”, a declarat Marcy. „Soarele va fi în această stare peste 4 miliarde de ani sau cam așa ceva.”

„Acest lucru implică faptul că, dacă și alte stele trec prin propriile lor minime Maunder, atunci fie este un eveniment rar, aproape nedetectat în studiile de activitate, fie nu este neapărat indicat de nivelurile scăzute de emisie de calciu …”, a scris Wright. Prin urmare, a adăugat el, este nevoie de un alt criteriu pentru a discerne acele stele aflate într-un declin stelar.

Problema cu stelele despre care se credea că se află într-un minim Maunder a trecut neobservată deoarece abia în 1998 a fost lansat satelitul Hipparcos, care a început să determine distanțele precise la multe stele din apropiere. Apoi a devenit posibil să se calculeze luminozitatea absolută a acestor stele și să le plaseze cu precizie pe un grafic culoare-luminozitate, cunoscut sub numele de diagrama Hertzsprung-Russell.

Wright a decis să analizeze sistematic stelele cu minim Maunder după ce el și Marcy au observat că multe stele din apropiere aparent inactive erau de fapt mai luminoase decât stelele din secvența principală. Ei au colectat spectrele a peste 1.000 de stele apropiate pentru a căuta dovezi ale existenței unor planete.

În analiza sa, Wright a folosit datele Hipparcos privind distanța pentru a determina luminozitatea absolută a câtorva mii de stele apropiate cercetate nu numai de Programul de căutare a planetelor din California și Carnegie al lui Marcy, ci și de alte proiecte, cum ar fi Proiectul H-K de la Mount Wilson și Proiectul Phoenix. El a observat că unele dintre stelele identificate anterior ca fiind stele cu minimul Maunder ar putea fi stele bogate în metale, care, de asemenea, ard mai strălucitor decât soarele nostru și prezintă mai puțină activitate. Sunt necesare analize suplimentare ale stelelor din apropiere pentru a caracteriza aceste stele liniștite.

Constatările, care au fost prezentate în Astrophysical Journal, au rezultat în urma unor lucrări susținute de Sun Microsystems, National Aeronautics and Space Administration și National Science Foundation.

.