Saulės audringos aktyvumo fazės dažniausiai sulaukia daugiausia dėmesio, tačiau net ir ramesniais laikotarpiais mūsų žvaigždė gali nepastebimai keisti savo gelmes.
Remiantis nauja kelių dešimtmečių duomenų analize, paaiškėjo, kad ramybės periodai 11 metų Saulės aktyvumo cikle nėra vienodi. Giliausio per pastaruosius laikus užfiksuoto Saulės minimo metu jos viduje buvo užfiksuoti išmatuojami vibracijų pokyčiai.
„Pirmą kartą mums pavyko aiškiai įvertinti, kaip kinta vidinė Saulės sandara nuo vieno ciklo minimo iki kito“, – sako Birmingamo universiteto (JK) astronomas Billas Chaplinas.
„Saulės išoriniai sluoksniai nežymiai kinta per aktyvumo ciklus, ir mes nustatėme, kad itin tylūs miniumai Saulės gelmėse palieka išmatuojamą „piršto atspaudą“.“
Mūsų 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 Saulės maksimumo, daugėja saulės dėmių, pliūpsnių ir vainikinių masės išmetimų. Tuo metu Saulės magnetiniai poliai apsiverčia. Nė du Saulės ciklai nėra identiški: vienų maksimumai būna stipresni, kitų – silpnesni. Minimai, bent jau išoriškai, atrodo gana panašūs vienas į kitą.
Naudodama Birmingamo Saulės svyravimų tinklą (BiSON) – iš šešių visame pasaulyje išdėstytų teleskopų sudarytą 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 Saulės ciklas).
Komanda analizavo akustinius Saulės virpesius – į Saulės plazmą įkalintas garso bangas, kurios keliauja per jos gelmes ir sukelia vos pastebimus paviršiaus šviesio mirgėjimus.
Kaip seisminės bangos Žemėje atskleidžia jos gelmių struktūrą, taip garso bangos Saulėje leidžia spręsti, kas vyksta po paviršiumi. Šis tyrimo 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 jo būsenos kaita palieka ryškų „piršto atspaudą“ virpesių duomenyse.
Antrasis signalas – garso greitis Saulės gelmėse. Garso bangos skirtingose terpėse sklinda skirtingu greičiu, priklausomai nuo tokių savybių kaip temperatūra ir slėgis. Jei Saulės vidinė sandara net menkiausiai pasikeičia, kinta garso greitis, o kartu – ir virpesių dažniai.
Komanda šiuos matavimus palygino su Saulės elgsenos modeliais, kurie daro prielaidas 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; 2008–2009 m. tarp 23 ir 24; bei 2018–2019 m. tarp 24 ir 25 ciklų.
Ypač svarbus 2008–2009 m. minimumas – vienas ilgiausių ir tyliausių per visą stebėjimų istoriją. Būtent šiuo 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 rodo, kad tam tikrose Saulės srityse dujų slėgis buvo aukštesnis, temperatūra – šiek tiek didesnė, 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 pasirodė neįprastai tylus, o jo maksimumas buvo vienas silpniausių per visą stebėjimų istoriją.
Prognozuoti Saulės elgseną labai sunku, iš dalies todėl, kad ją varantis mechanizmas slypi giliai po paviršiumi. Tai kunkuliuojantis, besisukantis, stipriai magnetizuotas plazmos rutulys, kuriame net ir menki vidiniai pokyčiai gali išsiplėsti į didelius aktyvumo skirtumus.
Naujasis darbas parodė, kad Saulės aktyvumas, kuris paviršiuje atrodo labai panašus, gali kilti iš subtiliai besiskiriančių vidinių sąlygų. Tai reiškia, jog Saulės modeliuose gali tekti atidžiau įvertinti papildomus kintamumo sluoksnius.
„Mūsų tyrimas parodo ilgalaikių žvaigždžių seismologinių stebėjimų galią“, – teigia Chaplinas.
„Kai pradės veikti tokios misijos kaip Europos kosmoso agentūros PLATO, šio tyrimo metu 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.“
