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研究了56450颗恒星之后,科学家发现,太阳有点不对劲

魅力科学君  · 公众号  ·  · 2024-12-22 17:52

主要观点总结

文章介绍了科学家对太阳与其类似恒星活动的对比研究。通过研究光变曲线及大数据分析,发现太阳类恒星平均约每百年发生一次超级耀斑,而太阳相较于其他恒星显得较为“温柔”。科学家猜测可能存在某种机制降低了太阳发生超级耀斑的频率,但具体原因尚不清楚。

关键观点总结

关键观点1: 太阳与其他恒星的活动对比。

科学家通过研究发现太阳相较于其他类似恒星显得较为‘温柔’,这引发了对太阳活动规律的深入研究。

关键观点2: 超级耀斑的发现及其频率估算。

科学家通过对大量与太阳类似的恒星进行观测,发现了普遍存在的‘超级耀斑’,并估算出其发生的频率约为每百年一次。

关键观点3: 历史太阳活动的记录方式。

通过古老生物留下的残骸或化石样本测量碳-14浓度,科学家发现了过去大约一万五千年里出现的超过一定强度的太阳活动事件。

关键观点4: 太阳“温柔”的原因及猜测。

科学家猜测可能存在某种机制降低了太阳发生超级耀斑的频率,但具体原因尚不清楚,相关研究仍在进行中。


正文

根据《科学》杂志上近日发表的一项研究,在研究了56450颗恒星之后,科学家发现,太阳有点不对劲——与其他的恒星相比,太阳实在是太“温柔”了,这到底是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。

太阳表面并不是想象中的那样一片平静,在有些时候,太阳表面也会发生一些大规模能量释放现象,而其中最引人注目的,就是太阳耀斑(Solar flare),因为这种现象会产生大量的电磁辐射和高速粒子流,还可能伴随着大规模的日冕物质抛射,进而对我们人类的电子设备和电力设施我们构成严重的威胁。

一个典型的例子就是发生在1859年的“卡灵顿事件”,这也是人类有记录以来最强的一次太阳风暴,这此次事件中,太阳的一次耀斑和伴随的日冕物质抛射,使得当时全球的电报系统几乎全部失灵,甚至还引发了一些设备起火。

时至今日,电子设备以及电力设施已经深入到人类生活的方方面面,而这也就意味着,太阳耀斑对人类的威胁也越来越大,所以我们有必要仔细研究太阳耀斑发生的规律,从而做到对其进行准确预测并及时防范。

想要做到这一点,一个简单直接的方法就是,长时间地对太阳表面的活动进行记录,进而总结出其中的规律,但这显然是行不通的,毕竟人类的记录最多只能追溯近几百年,而太阳耀斑的规律则需要以更长的时间尺度来观察。

那怎么办呢?一个看上去似乎可行的方法就是,找一大堆与太阳类似的恒星,通过观察这些恒星的表现,并对其进行大数据分析,应该就可以间接推测出太阳耀斑发生的规律。

实际上,此次研究正是采用了这种方法,在研究过程中,科学家挑选了56450颗与太阳类似的G型黄矮星,研究的核心工具是“光变曲线”,即恒星的亮度会随时间发生微小波动,当恒星发生耀斑时,亮度会突然显著增强,然后逐渐恢复到正常水平。

这种变化在“光变曲线”上表现为一个清晰的峰值,通过分析这些峰值,科学家就能够识别耀斑事件,并判断其强度和频率。

研究结果是令人意外的,科学家发现,这些恒星会发生强度极高的“超级耀斑”(superflares),具体有多强呢?这样说吧,造成“卡灵顿事件”的那次太阳耀斑,其释放出的能量约为10^32尔格,而这些“超级耀斑”所释放出的能量,则约为10^34至10^35尔格,大概是前者的100至1000倍。

更重要的是,科学家共计观测到了多达2889次的“超级耀斑”,涵盖了2527颗恒星,而这也就意味着,“超级耀斑”并不是罕见的个例,而是普遍存在的现象,在此之后,科学家通过对观测数据进行分析,估算出了其发生的频率,即:这些与太阳类似的恒星,平均100年就会发生一次“超级耀斑”。

(↑想象图)

正如前文所言,“卡灵顿事件”是人类有记录以来最强的一次太阳风暴,而造成此次事件的太阳耀斑,其释放出的能量最多也就只有“超级耀斑”的1%,这就意味着,人类有记录以来,太阳从未发生过“超级耀斑”。

那会不会是过去的人类并没有记录到太阳的“超级耀斑”呢?毕竟人类发明电子设备的历史并不长。实际上,确实有这种可能,但如果这样的事情真的发生了,大自然也会以其独特的方式将其记录下来。

简而言之,来自太阳的高速粒子含有快中子,它们会持续轰击地球的高层大气,进而使其中的氮-14转化为碳-14,在此之后,这些碳-14可能会进入地球的生物圈,它们中的一部分会被吸收,并被固定下来。

通过这些古老生物留下的残骸或化石样本,科学家可以测量出当时碳-14的浓度,如果某个时间点的碳-14浓度显著高于背景值,就可能是由于当时太阳活动异常强烈,释放了大量的高速粒子。







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