Влияние магнитных полей на таинственный звездный кризис среднего возраста
Согласно новому исследованию, звезды среднего возраста могут иметь собственный кризис среднего возраста, испытывая драматические перерывы в своей активности и скорости вращения примерно в том же возрасте, что и наше Солнце. Это исследование обеспечивает новую теоретическую основу для необъяснимого нарушения установленных методов измерения возраста звезд, превышающих их средний возраст, и перехода звезд, подобных Солнцу, к магнитно-неактивному будущему.
Астрономам давно известно, что звезды испытывают процесс, известный как «магнитное торможение»: постоянный поток заряженных частиц, известный как солнечный ветер, со временем улетает от звезды, унося небольшие количества углового момента звезды. Этот медленный поток заставляет звезды, подобные нашему Солнцу, постепенно замедлять свое вращение в течение миллиардов лет.
В свою очередь, более медленное вращение приводит к изменению магнитных полей и меньшей активности звезд — количеству солнечных пятен, вспышек и подобных явлений в атмосферах звезд, которые неразрывно связаны с силой их магнитных полей.
Ожидается, что это уменьшение активности и скорости вращения с течением времени будет плавным и предсказуемым из-за постепенной потери углового момента. Эта идея породила инструмент, известный как «звездная гирохронология», который в последние два десятилетия широко использовался для оценки возраста звезды по периоду ее вращения.
Однако недавние наблюдения показывают, что эти условия могут нарушаться примерно в среднем возрасте звезды. Новая работа, проведенная учеными из Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Калькутте, дает объяснение этой загадочной «болезни».
Используя динамо-модели генерации магнитного поля в звездах, они показывают, что примерно в возрасте Солнца механизм генерации магнитного поля в звездах внезапно становится докритическим или менее эффективным. Это позволяет звездам существовать в двух различных состояниях активности — режиме низкой активности и активном режиме. Звезда среднего возраста, такая как Солнце, часто может переключаться в режим низкой активности, что приводит к резкому снижению потерь углового момента из-за намагниченных звездных ветров.
«Наша гипотеза о докритических магнитных динамо солнечноподобных звезд обеспечивает самосогласованную, объединяющую физическую основу для разнообразия солнечно-звездных явлений, например, почему звезды за пределами своего среднего возраста не вращаются так быстро, как в их молодости, разрыв отношений звездной гирохронологии и недавние открытия, предполагающие, что Солнце может переходить в магнитно-неактивное будущее» — говорят исследователи.
Новая работа дает ключевую информацию о существовании эпизодов низкой активности в недавней истории Солнца, известных как великие минимумы, когда почти не наблюдается никаких солнечных пятен. Самым известным из них, возможно, является минимум Маундера в период с 1645 по 1715 год, когда наблюдалось очень мало солнечных пятен.
Ученые надеются, что их работа также прольет свет на недавние наблюдения, показывающие, что Солнце сравнительно неактивно, что имеет решающие последствия для потенциального долгосрочного будущего нашей звезды.