Mūsu zvaigznes noslēpumainā magnētiskā personība

By | jūnijs 3, 2022

Mūsu Saules sistēma radās apmēram pirms 4,56 miljardiem gadu no jauktajām atliekām, kas joprojām glabājas no sen mirušajiem, kodolieroču sakausējumiem, karstiem seno zvaigžņu kodoliem. Mūsu Saule dzima tāpat kā citas savas paaudzes zvaigznes — no blīva, vēsa lāsuma, kas ir maigi iespiests viena no daudzajiem milzu, tumšajiem un skaistajiem molekulārajiem mākoņiem viļņainajās krokās, kas mūsu Piena Ceļa galaktikā vajā kā jauki peldoši spoki. apkārt telpā starp zvaigznēm. Šie milzīgie tumšie mākoņi, kas sastāv no gāzes un putekļiem, ir dīvaini zvaigžņu šūpuļi. Pat ja tas varētu šķist pretintuitīvs, lietām ir jākļūst ļoti aukstām, lai piedzimtu ugunīga, karsta jaundzimusi zvaigzne. Zvaigznes labi glabā savus noslēpumus, slēpjot savus daudzos noslēpumus no tiem, kas cenšas tos izprast un viņu slepeno dabu. 2017. gada jūlijā astronomu komanda, izmantojot jaunas skaitliskās superdatoru simulācijas un novērojumus, paziņoja, ka zinātnieki tagad varētu izskaidrot, kāpēc mūsu Saules magnētiskais lauks mainās ik pēc vienpadsmit gadiem, un šis svarīgais atklājums izskaidro zvaigznes magnētiskā cikla ilgumu. ir atkarīgs no tā rotācijas, palīdzot izgaismot nemierīgos laikapstākļus kosmosā ap mūsu Sauli un radniecīgām zvaigznēm.

Mūsu Saules un citu līdzīgu zvaigžņu magnētisko lauku ģenerē vadošas plazmas kustība zvaigznē. Šī kustība tiek radīta konvekcijas rezultātā, kas ir enerģijas transportēšanas veids, kas ietver materiāla fizisko kustību. Lokalizēts magnētiskais lauks iedarbojas uz zvaigžņu plazmu spēcīgu spēku, kas efektīvi palielina spiedienu bez salīdzināma blīvuma pieauguma. Šī iemesla dēļ magnetizētais apgabals palielinās attiecībā pret to, kas ir palicis no plazmas – vismaz līdz brīdim, kad tas sasniedz zvaigznes fotosfēru. Tas izraisa zvaigžņu plankumu veidošanos uz zvaigznes virsmas, kā arī rada ar to saistīto fenomenu koronālās cilpas.

Zvaigznes magnētisko lauku var izmērīt, izmantojot tā saukto Zēmana efekts. Zvaigznes atmosfērā esošie atomi parasti absorbē noteiktas enerģijas frekvences elektromagnētiskajā spektrā. Rezultātā tas rada raksturīgas līnijas zvaigžņu spektrā. Tomēr, kad atomi atrodas magnētiskajā laukā, šīs līnijas sadalās vairākās, cieši izvietotās līnijās. Enerģija arī kļūst polarizēta ar orientāciju, kas ir atkarīga no magnētiskā lauka orientācijas. Tāpēc jebkuras zvaigznes magnētiskā lauka virzienu un stiprumu var aprēķināt, pārbaudot Zēmana efekts līnijas.

Zvaigžņu spektropolarimetri tiek izmantoti zvaigznes magnētiskā lauka mērīšanai. Šis instruments sastāv no spektrogrāfa, ko izmanto kopā ar polarimetru. Pirmais instruments, kas bija paredzēts zvaigžņu magnētisko lauku pārbaudei, bija NARVALkas tika uzstādīts uz Bernarda Liota teleskops Fr. Pic du Midi de Bigorre Francijas Pireneju kalnos.

Zinātnieki, izmantojot magnetometra mērījumus, veica dažādus citus mērījumus pēdējā pusotra gadsimta laikā. Oglekļa 14 esamība koku gredzenos un berilija 10 esamība ledus serdēs atklāja, ka mūsu Saulei ir bijusi ievērojama magnētiskā mainība desmitgades, simtgades un tūkstošgadu laika skalās.

Zvaigžņu slepenās dzīves

Mūsu Saule ir vientuļa zvaigzne – dzirkstoša uguns sfēra Zemes dienas debesīs. Tomēr tas, iespējams, ne vienmēr bija tik vientuļš, jo mūsu Zvaigzne, visticamāk, ir dzimusi kā mirdzošs loceklis blīvā atklātā zvaigžņu kopā, kurā burtiski atrodas tūkstošiem citu izcilu brāļu un māsu zvaigžņu. Daudzi astronomi ierosina, ka mūsu jaundzimušā zvaigzne vai nu tika izmesta no dzimšanas kopas neveiksmīgas gravitācijas mijiedarbības ar citām zvaigznēm rezultātā, vai tas vienkārši peldēja prom no saviem zvaigžņu brāļiem un māsām apmēram pirms 4,5 miljardiem gadu. Pazudušie Saules brāļi un māsas jau sen ir aizpeldējuši uz attāliem mūsu Piena Ceļa galaktikas reģioniem, un tur var būt pat 3500 no šīm pazudušajām mūsu Zvaigznes māsām, kas apdzīvo tālos starpzvaigžņu telpas stūrus.

Mūsu Galaktikas neskaitāmās ugunīgās zvaigznes, tostarp mūsu Saule, dzima tādā pašā veidā — milzu slepenajos virpuļos iegultās blīvās kabatas gravitācijas sabrukšanas rezultātā. molekulārais mākonis. Šajos tumšajos mākoņos ir relikts gāze un putekļi, ko mūsu Piena ceļā izkaisīja vecākas seno zvaigžņu paaudzes, kuras jau sen ir aizgājušas bojā. Šie zvaigžņu dzimšanas mākoņi mēdz sajaukties kopā, bet zvaigznes, kurām ir radniecīga ķīmija, parasti atklājas, ka tās apdzīvo tajos pašos mākoņos aptuveni tajā pašā laikā.

Novērojamajā Visumā ir trīs zvaigžņu paaudzes. Zvaigznes, kas pieder pie zvaigznēm III populācija ir vecākās zvaigznes. Šīs ļoti senās zvaigznes radās no senatnīgā ūdeņraža un hēlija, kas radās paša Visuma Lielā sprādziena dzimšanas laikā gandrīz pirms 14 miljardiem gadu. Šī iemesla dēļ tiek uzskatīts, ka III populācija zvaigznes, iespējams, veidojās savādāk nekā divas jaunāko zvaigžņu populācijas. Tas ir tāpēc, ka jaunākās zvaigznes nesastāv no senatnīgām gāzēm, bet gan tās ir “piesārņotas” ar smagākiem atomu elementiem, ko ražo vecākas zvaigznes. Patiešām, III populācija zvaigznes ir izsmeltas no tā, ko sauc astronomi metāli, kas ir visi atomu elementi, kas ir smagāki par hēliju. Tāpēc termins metāls astronomiem ir cita nozīme nekā ķīmiķiem. The metāli tika ražoti zvaigžņu kodolsintēzes krāsnīs vai, alternatīvi, supernovu uzliesmojumos, kas vēstīja par Kosmosa masīvāko zvaigžņu iemītnieku bojāeju. Smagākais metālipiemēram, zelts un urāns, radās šo vardarbīgo un spožo zvaigžņu nāves moku rezultātā.

Mūsu Saule ir dzirkstošais zvaigžņu loceklis Iedzīvotāji I— jaunākā no trim zvaigžņu paaudzēm, un tā nes sevī smago metāli sakausēta divu vecākās paaudzes zvaigžņu krāsnīs.

Iedzīvotāji II zvaigznes, zvaigžņu “sviestmaižu” paaudze, ir jaunāki par III populācija zvaigznes, bet vecākas par Iedzīvotāji I zvaigznes kā mūsu Saule. Iedzīvotāji II zvaigznes satur ļoti mazos daudzumos metālibet tāpēc, ka tie nav metāls bezmaksas, ir jābūt zvaigžņu populācijai, kas bija pirms tām, lai tās izveidotu metāli— tātad, tur sejas būt bijis a III populācija.

Tomēr realitāte ir nedaudz sarežģītāka. Tas ir tāpēc, ka pat Iedzīvotāji I zvaigznes galvenokārt sastāv no ūdeņraža gāzes – tāpat kā divas iepriekšējās zvaigžņu paaudzes. Iedzīvotāji I zvaigznes satur vairāk metāli nekā divas vecākās paaudzes zvaigznes, taču tās joprojām lielākoties sastāv no ūdeņraža gāzes. Visi zvaigznes, kas pieder visām trim zvaigžņu paaudzēm, galvenokārt sastāv no ūdeņraža.

Mūsdienās mūsu Saule ir pusmūža, ūdeņradi degoša zvaigzne, kas joprojām atrodas uz galvenā secība no Hertzsprunga-Rasela zvaigžņu evolūcijas diagramma. Pēc zvaigžņu standartiem mūsu Saule ir parasta. Ir planētas, pavadoņi un virkne mazāku objektu orbītā ap mūsu zvaigzni, kas mīt tipiskas zvaigžņotās spirālveida galaktikas — mūsu Piena Ceļa — tālākajā priekšpilsētā. Ja mēs šodien izsekosim atomu vēsturei uz mūsu Zemes līdz aptuveni 7 miljardiem gadu, mēs, visticamāk, atrastu tos izkaisītus visā mūsu galaktikā. Daži no šiem plaši izkliedētajiem atomiem tagad eksistē vienā jūsu ģenētiskā materiāla (DNS) virknē, lai gan senajā Visumā tie veidojās dziļi citplanētiešu zvaigznēs, izgaismojot mūsu toreiz ļoti jauno Galaktiku.

Mūsu zvaigznes noslēpumainā magnētiskā personība

Mūsu Zvaigznes magnētiskais lauks gadsimtu gaitā ir mainījies ik pēc 11 gadiem. Kad notiek šīs maiņas, saules dienvidu magnētiskais pols pārslēdzas uz ziemeļiem un otrādi. Šī “pārvēršana” notiek katra saules cikla pīķa laikā, un tā rodas procesa, ko sauc par dinamo. vai dinamo ģenerē magnētiskos laukus, un tas ietver zvaigznes rotāciju, kā arī konvekciju – karstas gāzes pacelšanos un krišanu zvaigznes viršanas iekšpusē.

Astronomi zina, ka mūsu Saules magnētiskie lauki veidojas tās nemierīgajos ārējos slāņos un ka tiem ir sarežģīta atkarība no tā, cik ātri mūsu zvaigzne griežas. Astronomi ir izmērījuši arī magnētiskos ciklus tālu zvaigznēm aiz mūsu Saules, un viņi ir parādījuši fundamentālās īpašības, kas ir līdzīgas mūsu pašu zvaigznēm. Novērojot šo magnētisko īpašību raksturlielumus, astronomiem tagad ir daudzsološa jauna metode, ko viņi var izmantot, lai labāk izprastu mūsu zvaigznes magnētisko evolūciju, kas saistīta ar dinamo process.

Starptautiska astronomu komanda, kurā ir zinātnieki no Hārvarda-Smitsona Astrofizikas centra (CfA), Monreālas Universitātes, Atomenerģijas un alternatīvo enerģiju komisariāts un Rio Grande du Norte Federālā universitāte, veica Saulei līdzīgu zvaigžņu noslēpumaino, karsti turbulento interjeru 3D simulāciju kopumu, lai izskaidrotu to magnētiskā lauka ciklu izcelsmi. Astronomi atklāja, ka magnētiskā cikla periods ir atkarīgs no rotējošās zvaigznes rotācijas ātruma. Tas atklāja, ka lēnāk rotējošām zvaigznēm ir magnētiskie cikli, kas atkārtojas biežāk.

“Tendence, ko mēs atklājām, atšķiras no pagātnē izstrādātajām teorijām. Tas patiešām paver jaunas pētniecības iespējas mūsu izpratnei par zvaigžņu magnētismu,” atzīmēja Dr. Antuāns Strugareks 2017. gada 26. jūlijā CfA preses relīze. Dr. Strugarek ir no Atomenerģijas un alternatīvo enerģiju komisariātsFrancija, un šī pētījuma apraksts, kas publicēts žurnāla 2017. gada 14. jūlija numurā. Zinātnes žurnāls. The CfA atrodas Kembridžā, Masačūsetsā.

Viens īpaši svarīgs sasniegums ir tas, ka astronomu jaunais modelis var izskaidrot gan mūsu Saules, gan tai līdzīgu zvaigžņu ciklu.Saulei līdzīgas zvaigznes, kā astronomi tos iedala kategorijās. Iepriekš astronomi domāja, ka mūsu Saules magnētiskais cikls var atšķirties no magnētiskā cikla Saulei līdzīgas zvaigznesar īsāku magnētisko ciklu, nekā prognozēts.

“Mūsu darbs atbalsta ideju, ka mūsu Saule ir vidēja, vidēja vecuma dzeltenā pundurzvaigzne, kuras magnētiskais cikls ir saderīgs ar cikliem no tās zvaigžņu brālēniem. Citiem vārdiem sakot, mēs apstiprinām, ka Saule patiešām ir noderīgs starpnieks, lai izprastu citas zvaigznes pasaulē. daudzos veidos, ”skaidroja pētījuma līdzautors Dr. Hosē-Diass Do Nascimento. Dr. Do Nascimento ir no CfA un Rio G. do Norte Universitāte (UFRN)Brazīlijā.

Uzmanīgi novērojot arvien vairāk zvaigžņu un pētot zvaigžņu struktūras, kas atšķiras no mūsu Saules struktūrām ar skaitliskām simulācijām, astronomu komanda cer pilnveidot savu jauno modeli zvaigžņu magnētisko ciklu izcelsmei.

Viens no nākotnes darba mērķiem ir iegūt labāku izpratni par “kosmosa laikapstākļiem” – terminu, ko lieto, lai aprakstītu daļiņu vēju, kas steidzas prom no Saules un citām līdzīgām zvaigznēm. Šī pūšošā daļiņu vēja paātrinājuma mehānisms, iespējams, ir saistīts ar magnētiskajiem laukiem zvaigžņu atmosfērā. Ārkārtējos gadījumos kosmosa laikapstākļi var radīt postījumus ar elektrību uz Zemes, kā arī radīt ļoti bīstamu vidi gan satelītiem, gan astronautiem.

Dr. Do Nascimento atzīmēja CfA preses relīze ka “izmaiņas visā magnētiskajā ciklā ietekmē visu Saules sistēmu un citas planētu sistēmas, pateicoties kosmosa laika apstākļu ietekmei.”

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta.