Возраст звезды, EK Draconis, составляет всего около 100 миллионов лет, то есть она похожа на земное Солнце примерно 4,5 миллиарда лет назад, сказал руководитель исследования Юта Нотсу, научный сотрудник Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере. Полученные результаты свидетельствуют о том, что Солнце способно выбрасывать корональные выбросы массы (КВМ) — пузыри плазменного газа — большие, чем все непосредственно наблюдавшиеся до сих пор. Однако, поскольку Солнце старше EK Draconis, оно, скорее всего, более спокойное, и огромные КВМ происходят все реже и реже.
Тем не менее, понимание верхних пределов КВМ важно, поскольку эти энергичные магнитные извержения взаимодействуют с атмосферой Земли, потенциально вызывая геомагнитные бури, которые могут вывести из строя спутники, привести к отключению электричества, нарушить интернет и другие коммуникации. КВМ также представляют потенциальную опасность для полетов экипажей на Луну или Марс: эти солнечные бури посылают потоки высокоэнергетических частиц, которые могут подвергнуть человека, находящегося за пределами защитного магнитного щита Земли, такому облучению, которое, по данным НАСА, составляет 300 000 рентгеновских снимков грудной клетки одновременно. Это смертельная доза.
Нотсу и его коллеги сообщили в 2019 году, что звезды, подобные Солнцу, способны производить большие всплески электромагнитного излучения, называемые супервспышками. Исследователи обнаружили, что молодые солнцеподобные звезды испускают сверхвспышки еженедельно, тогда как более старые звезды, такие как земное Солнце, производят их реже — возможно, раз в 1000 лет или около того.
Подобные сверхвспышки — это всплески электромагнитного излучения, которые сами по себе не опасны. Но за некоторыми сверхвспышками следуют крупные КВМ, которые могут быть опасны. Поэтому Нотсу и его команда направили свои усилия на звезду EK Draconis, чтобы выяснить, вызывают ли сверхвспышки крупные КВМ у молодых солнцеподобных звезд.
С помощью спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и телескопа SEIMEI Киотского университета исследователи пронзили 111 световых лет космоса, чтобы понаблюдать за звездой в период с января по апрель 2020 года. 5 апреля они получили то, что искали: сдвиг в спектре света, испускаемого звездой, указывающий на сгусток плазмы, движущийся к Земле.
Извержение двигалось со скоростью около 1,6 миллиона км/ч и имело массу более 1 квадриллион килограммов, что в 10 раз превышает массу любой наблюдаемой солнечной вспышки.
«Это очень полезно для оценки возможного КВМ со сверхвспышкой на нашем Солнце«, — сказал Нотсу.
Было бы легко пропустить сверхвспышку, которая происходит раз в тысячу лет; первое прямое наблюдение солнечной вспышки произошло в 1859 году, то есть у людей есть менее 200 лет прямой записи активности солнечной поверхности и атмосферы. До появления электроники солнечные вспышки и геомагнитные бури были не очень заметны на поверхности Земли. Они могли вызвать появление северного сияния вдали от полюсов Земли, но не было спутников или массовых коммуникаций, которые можно было бы нарушить — хотя вспышка 1859 года, известная как событие Каррингтона, искрение на телеграфных линиях, а в некоторых случаях и возгорание.
Новые исследования намекают на то, что в далеком прошлом Солнце испустило несколько вспышек. Кольца деревьев по всему миру зафиксировали скачок радиоактивной формы углерода, углерода-14, в 774 и 775 годах. Исследование 2012 года показало, что причиной такого скачка была внезапная и быстрая вспышка на Солнце. (По словам Нотсу, когда энергичные частицы Солнца проникают через магнитный щит Земли, они могут создавать радиоактивные версии атомов). В 2013 году исследователи обнаружили те же типы подсказок в ледяных кернах, сообщили исследователи в журнале Astronomy & Astrophysics. Исследование 2019 года обнаружило признаки такого же крупного события в 2610 году до н.э. Еще одна вспышка могла произойти в 993 и 994 годах, говорится в исследовании 2013 года, опубликованном в журнале Nature Communications.
По словам Нотсу, новые наблюдения EK Draconis охватили только первую фазу КВМ. И исследователи до сих пор не уверены, сколько супервспышек оканчиваются КВМ, а сколько прекращаются без плазменного взрыва. По его словам, большее количество наблюдений с использованием различных инструментов может дать более полную картину.
Изучение солнцеподобных звезд в период их молодости важно не только для планирования возможной катастрофы, связанной с выбросом корональной массы, говорит Ноцу. Это также окно в прошлое нашей Солнечной системы. Например, ученые полагают, что на Марсе, возможно, когда-то была плотная атмосфера, похожая на Земную. Согласно одной из гипотез, когда Марс потерял свое магнитное поле, высокоэнергетические частицы от Солнца начали разрушать эту атмосферу, в итоге оставив планету бесплодной и незащищенной. Однако это спорный вариант, поскольку мало что известно о взаимодействии между Солнцем и планетами в ранней Солнечной системе. Эти взаимодействия могли сильно отличаться от того, что наблюдается сегодня.
Результаты исследования опубликованы 9 декабря в журнале .