Астрономы объяснили, почему циклы солнечной активности длятся 11 лет

Глобальное магнитное поле Солнца проходит через регулярные 11-летние циклы, на пике которых его полюса меняются местами. Эти колебания определяют и циклическую активность звезды, включая интенсивность излучения и выброса вещества. Считается, что эти процессы направляет работа «магнитного динамо» в недрах Солнца, где огромные массы раскаленной заряженной плазмы перемешиваются под действием магнетизма и конвекции, хотя механизм этот еще очень плохо изучен.

Не слишком понятна и продолжительность цикла активности Солнца. Другие звезды солнечного типа демонстрируют связь длительности циклов со скоростью вращения, однако само Солнце выбивается из их ряда. В связи с этим часто возникает парадоксальный, на первый взгляд, вопрос: насколько Солнце относится к звездам солнечного типа? Некоторых он волнует особенно, ведь именно изучая Солнце, мы получаем большую часть данных о физике и эволюции звезд. И если Солнце является редким исключением, а не типичным случаем, это ставит под сомнение многие наши представления.

По счастью, авторам новой работы удалось показать, что в Солнце нет ничего необычного. В статье, опубликованной журналом Science, Антуан Стругарек (Antoine Strugarek) и его коллеги из Канады и Франции представили результаты компьютерного моделирования турбулентных процессов, происходящих в «магнитном динамо» Солнца. Точнее говоря, в его конвективной зоне – области, на которую приходится около 40 процентов недр звезды и которая играет ключевую роль в перемешивании ее вещества.

Происходящее здесь можно сравнить с перемешиванием воды в кастрюле, подогреваемой на огне. Конвекция, связанная с теплообменом, вызывает движения заряженной плазмы. Благодаря этому возникает глобальное магнитное поле Солнца, задающее циклическую активность процессов в верхних слоях звезды, включая атмосферу. Стругареку и его соавторам удалось смоделировать эти процессы для конвективных зон Солнца и других звезд его типа, точные данные по которым были собраны космическим телескопом Gaia.

Моделирование позволило показать, что циклы магнитной активности звезды коррелируют с периодичностью ее вращения, а также с ее светимостью. Чем быстрее звезда вращается, тем длиннее циклы активности, чем ярче излучает – тем они короче. Эта связь описывается числом Россби, величиной, которая описывает влияние вращения на вращающийся поток (например, торнадо): продолжительность циклов обратно пропорциональна этому числу. При этом само Солнце подчиняется этой зависимости не хуже остальных, так что с полным правом может считаться звездой солнечного типа.