Audringos Saulės aktyvumo fazės paprastai sulaukia daugiausia dėmesio, tačiau net ir ramesniais laikotarpiais mūsų žvaigždė gali nepastebimai keisti savo gelmes.
Nauja kelių dešimtmečių duomenų analizė atskleidė, kad ramybės periodai 11 metų Saulės aktyvumo cikle nėra vienodi. Giliausio pastaruoju metu užfiksuoto Saulės minimo metu jos viduje buvo aptikti išmatuojami virpesių pokyčiai.
„Pirmą kartą mums pavyko aiškiai įvertinti, kaip kinta vidinė Saulės sandara nuo vieno ciklo minimo iki kito“, – teigia Birmingamo universiteto (Jungtinė Karalystė) astronomas Billas Chaplinas.
„Saulės išoriniai sluoksniai per aktyvumo ciklus kinta tik nežymiai, tačiau nustatėme, kad itin tylūs miniumai Saulės gelmėse palieka išmatuojamą „piršto atspaudą“.“
Saulė nėra statiška, nekintanti branduolinė krosnis danguje. Vienas ryškiausių jos dinamiškos prigimties pasireiškimų – Saulės ciklas, susijęs su magnetinių polių apsivertimu. Maždaug kas 11 metų Saulės aktyvumas pasiekia piką, vadinamą Saulės maksimumu, o vėliau palaipsniui nuslūgsta iki minimo.
Artėjant prie maksimumo, daugėja saulės dėmių, pliūpsnių ir vainikinių masės išmetimų, o magnetiniai poliai apsiverčia. Vis dėlto nė vienas Saulės ciklas nėra identiškas: vienų maksimumai būna stipresni, kitų – silpnesni. Tuo tarpu miniumai, bent jau žvelgiant išoriškai, dažnai atrodo panašūs.
Naudodama Birmingamo Saulės svyravimų tinklą (BiSON) – šešių skirtingose pasaulio vietose įrengtų teleskopų sistemą – Jeilio universiteto astrofizikės Sarbani Basu vadovaujama komanda nuodugniai ištyrė keturis iš eilės vykusius Saulės miniumus, apimančius perėjimus tarp 21 ir 25 ciklų (šiuo metu vyksta 25-asis ciklas).
Mokslininkai analizavo akustinius Saulės virpesius – Saulės plazmoje „įkalintas“ garso bangas, kurios keliauja per gelmes ir sukelia vos pastebimus paviršiaus šviesio mirgėjimus.
Kaip seisminės bangos Žemėje atskleidžia jos gelmių sandarą, taip ir garso bangos Saulėje leidžia spręsti, kas vyksta po paviršiumi. Šis metodas vadinamas helioseismologija.
Tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė dviem signalams. Pirmasis – vadinamasis helio „trūkčiojimas“ (angl. helium glitch). Kiek žemiau matomo Saulės paviršiaus yra sluoksnis, kuriame helis jonizuojasi, prarasdamas elektronus. Ši būsenos kaita palieka ryškų „piršto atspaudą“ virpesių duomenyse.
Antrasis signalas – garso greitis Saulės gelmėse. Skirtingose terpėse garso bangos sklinda nevienodu greičiu: jį lemia tokios savybės kaip temperatūra ir slėgis. Jei vidinė Saulės sandara net menkiausiai pasikeičia, kinta garso greitis, o kartu – ir virpesių dažniai.
Šiuos matavimus komanda palygino su Saulės elgsenos modeliais, kuriuose daromos prielaidos apie šiek tiek skirtingas vidines sąlygas.
Keturis nagrinėtus miniumus žymi šie laikotarpiai:
- 1985 m. – tarp 21 ir 22 ciklų;
- 1996 m. – tarp 22 ir 23 ciklų;
- 2008–2009 m. – tarp 23 ir 24 ciklų;
- 2018–2019 m. – tarp 24 ir 25 ciklų.
Ypač reikšmingas buvo 2008–2009 m. minimumas – vienas ilgiausių ir tyliausių per visą stebėjimų istoriją. Būtent tuo laikotarpiu užfiksuoti ryškiausi iš keturių nagrinėtų vidinės sandaros pokyčiai: helio „trūkčiojimo“ signalas buvo stipresnis nei kituose minimuose, o Saulės išoriniuose sluoksniuose garso greitis – didesnis.
Šie duomenys leidžia manyti, kad tam tikrose Saulės srityse dujų slėgis buvo didesnis, temperatūra – šiek tiek aukštesnė, o magnetiniai laukai – silpnesni.
„Atskleisti, kaip Saulė elgiasi po savo paviršiumi šiais ramiais laikotarpiais, yra itin svarbu, nes toks elgesys stipriai lemia, kaip vėliau formuojasi aktyvumo lygiai kituose cikluose“, – pažymi Basu. Iš tiesų 24-asis Saulės ciklas buvo neįprastai ramus, o jo maksimumas – vienas silpniausių per visą stebėjimų istoriją.
Prognozuoti Saulės elgseną labai sunku, iš dalies todėl, kad ją varantis mechanizmas slypi giliai po paviršiumi. Saulė – tai kunkuliuojantis, besisukantis ir stipriai magnetizuotas plazmos rutulys, kuriame net menki vidiniai pokyčiai gali išaugti į didelius aktyvumo skirtumus.
Naujasis darbas parodė, kad panašiai atrodantis Saulės aktyvumas paviršiuje gali kilti iš subtiliai besiskiriančių vidinių sąlygų. Tai reiškia, kad Saulės modeliuose gali tekti tiksliau įvertinti papildomus kintamumo sluoksnius.
„Mūsų tyrimas parodo ilgalaikių žvaigždžių seismologinių stebėjimų galią“, – teigia Chaplinas.
„Kai pradės veikti tokios misijos kaip Europos kosmoso agentūros PLATO, šiame tyrime taikyti metodai galės būti pritaikyti ir kitoms į Saulę panašioms žvaigždėms. Tai padės geriau suprasti, kaip kinta jų aktyvumas ir kaip jos veikia savo aplinką, įskaitant ir bet kokias aplink jas skriejančias planetas.“
