【原】研究了56450顆恒星之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽有點(diǎn)不對(duì)勁

魅力科學(xué)君 2024-12-22 發(fā)布于四川

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根據(jù)《科學(xué)》雜志上近日發(fā)表的一項(xiàng)研究，在研究了56450顆恒星之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽有點(diǎn)不對(duì)勁——與其他的恒星相比，太陽實(shí)在是太“溫柔”了，這到底是怎么回事呢？下面我們就來了解一下。

太陽表面并不是想象中的那樣一片平靜，在有些時(shí)候，太陽表面也會(huì)發(fā)生一些大規(guī)模能量釋放現(xiàn)象，而其中最引人注目的，就是太陽耀斑（Solar flare），因?yàn)檫@種現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生大量的電磁輻射和高速粒子流，還可能伴隨著大規(guī)模的日冕物質(zhì)拋射，進(jìn)而對(duì)我們?nèi)祟惖碾娮釉O(shè)備和電力設(shè)施我們構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。

一個(gè)典型的例子就是發(fā)生在1859年的“卡靈頓事件”，這也是人類有記錄以來最強(qiáng)的一次太陽風(fēng)暴，這此次事件中，太陽的一次耀斑和伴隨的日冕物質(zhì)拋射，使得當(dāng)時(shí)全球的電報(bào)系統(tǒng)幾乎全部失靈，甚至還引發(fā)了一些設(shè)備起火。

時(shí)至今日，電子設(shè)備以及電力設(shè)施已經(jīng)深入到人類生活的方方面面，而這也就意味著，太陽耀斑對(duì)人類的威脅也越來越大，所以我們有必要仔細(xì)研究太陽耀斑發(fā)生的規(guī)律，從而做到對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并及時(shí)防范。

想要做到這一點(diǎn)，一個(gè)簡(jiǎn)單直接的方法就是，長時(shí)間地對(duì)太陽表面的活動(dòng)進(jìn)行記錄，進(jìn)而總結(jié)出其中的規(guī)律，但這顯然是行不通的，畢竟人類的記錄最多只能追溯近幾百年，而太陽耀斑的規(guī)律則需要以更長的時(shí)間尺度來觀察。

那怎么辦呢？一個(gè)看上去似乎可行的方法就是，找一大堆與太陽類似的恒星，通過觀察這些恒星的表現(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，應(yīng)該就可以間接推測(cè)出太陽耀斑發(fā)生的規(guī)律。

實(shí)際上，此次研究正是采用了這種方法，在研究過程中，科學(xué)家挑選了56450顆與太陽類似的G型黃矮星，研究的核心工具是“光變曲線”，即恒星的亮度會(huì)隨時(shí)間發(fā)生微小波動(dòng)，當(dāng)恒星發(fā)生耀斑時(shí)，亮度會(huì)突然顯著增強(qiáng)，然后逐漸恢復(fù)到正常水平。

這種變化在“光變曲線”上表現(xiàn)為一個(gè)清晰的峰值，通過分析這些峰值，科學(xué)家就能夠識(shí)別耀斑事件，并判斷其強(qiáng)度和頻率。

研究結(jié)果是令人意外的，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些恒星會(huì)發(fā)生強(qiáng)度極高的“超級(jí)耀斑”（superflares），具體有多強(qiáng)呢？這樣說吧，造成“卡靈頓事件”的那次太陽耀斑，其釋放出的能量約為10^32爾格，而這些“超級(jí)耀斑”所釋放出的能量，則約為10^34至10^35爾格，大概是前者的100至1000倍。

更重要的是，科學(xué)家共計(jì)觀測(cè)到了多達(dá)2889次的“超級(jí)耀斑”，涵蓋了2527顆恒星，而這也就意味著，“超級(jí)耀斑”并不是罕見的個(gè)例，而是普遍存在的現(xiàn)象，在此之后，科學(xué)家通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，估算出了其發(fā)生的頻率，即：這些與太陽類似的恒星，平均100年就會(huì)發(fā)生一次“超級(jí)耀斑”。

（↑想象圖）

正如前文所言，“卡靈頓事件”是人類有記錄以來最強(qiáng)的一次太陽風(fēng)暴，而造成此次事件的太陽耀斑，其釋放出的能量最多也就只有“超級(jí)耀斑”的1%，這就意味著，人類有記錄以來，太陽從未發(fā)生過“超級(jí)耀斑”。

那會(huì)不會(huì)是過去的人類并沒有記錄到太陽的“超級(jí)耀斑”呢？畢竟人類發(fā)明電子設(shè)備的歷史并不長。實(shí)際上，確實(shí)有這種可能，但如果這樣的事情真的發(fā)生了，大自然也會(huì)以其獨(dú)特的方式將其記錄下來。

簡(jiǎn)而言之，來自太陽的高速粒子含有快中子，它們會(huì)持續(xù)轟擊地球的高層大氣，進(jìn)而使其中的氮-14轉(zhuǎn)化為碳-14，在此之后，這些碳-14可能會(huì)進(jìn)入地球的生物圈，它們中的一部分會(huì)被吸收，并被固定下來。

通過這些古老生物留下的殘骸或化石樣本，科學(xué)家可以測(cè)量出當(dāng)時(shí)碳-14的濃度，如果某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的碳-14濃度顯著高于背景值，就可能是由于當(dāng)時(shí)太陽活動(dòng)異常強(qiáng)烈，釋放了大量的高速粒子。

由于碳-14是不穩(wěn)定同位素，其半衰期大約為5700（±30）年，因此這種方法其實(shí)有一定的局限，盡管如此，科學(xué)家也利用這種方法發(fā)現(xiàn)，在過去的大約1.5萬年里，曾經(jīng)出現(xiàn)了9次強(qiáng)度超過“卡靈頓事件”的太陽活動(dòng)，其中最近的一次發(fā)生在公元993年。

而這也就意味著，即使這些事件都是由太陽的“超級(jí)耀斑”引發(fā)的（這目前還不能確定），其發(fā)生的頻率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)地低于此次研究得出的平均值（即每100年發(fā)生1次）。

也正因?yàn)槿绱?，科學(xué)家才認(rèn)為太陽有點(diǎn)不對(duì)勁，與其他與太陽類似的恒星相比，它實(shí)在是太“溫柔”了。那么，是什么原因造成太陽如此“溫柔”呢？