Оценки частоты супервспышек на Солнце


Солнечные супервспышки называют одной из главных угроз будущего человеческой цивилизации наряду с близкими сверхновыми, гамма-всплесками, падениями астероидов (комет) и извержениями супервулканов. Актуальность этой проблемы возрастает по мере увеличения зависимости цивилизации от электроэнергии и электронных устройств. Кроме того звездные вспышки являются одним из основных объяснений отсутствия жизни у наиболее распространенного типа звезд в галактике – красных карликов. В недавней публикации в Архив.орг приводятся последние исследования по статистике супервспышек у звезд солнечного типа.
Вспышки на Солнце тщательно отслеживаются с помощью космических аппаратов в последние четыре десятилетия. Так в работе 2012 года приводится статистика зарегистрированных вспышек за 37 лет (с 1975 по 2011 годы) с помощью метеорологических геостационарных спутников серии GOES. Из 338 тысяч зарегистрированных вспышек только 248 принадлежит к максимальному Х-классу:

Энергия Х-вспышек сравнима с взрывом около одного миллиарда мегатонных ядерных бомб, что примерно в 400 раз превышает энергию, выделившуюся от падения кометы Леви-Шумейкера на Юпитер в 1994 году. Для сравнения ядерный арсенал человечества в 20 веке в максимуме достигал около 50 тысяч мегатонн. Подобные вспышки регистрирует (через 13 месяцев после их зарождения на Солнце) даже самый удаленный зонд – “Вояджер-1“.
Cчитается, что самая мощная солнечная вспышка в космическую эру была зарегистрирована 4 ноября 2003 года:

Точную её энергию оценить не удалось, так как регистрирующие датчики на спутнике GOES оказались засвеченными. Вспышка произошла вблизи видимого края Солнца, поэтому она оказала слабое влияние на наземные энергосистемы:

Меньше повезло со вспышкой 6 марта 1989 года (пятое место по спутниковым наблюдениям – класс Х15), которая вызвала 13 марта 1989 года мощную геомагнитную бурю. Последствиями этого шторма стало отключение электричества для миллионов жителей Канады в Монреале и окрестностей Квебека. Электрические сети севера США едва выдержали электромагнитный удар. По всему миру прерывалась радиосвязь и разливалось полярное сияние.
Ещё более крупные события наблюдались в докосмическую эру: отмечаются масштабные перебои со связью в 1921 и 1859 годах. Позже изучение ледяных кернов Гренландии и Антарктиды показало, что событие 1859 года могло быть сильнейшим с 1561 года, а геомагнитный шторм 1989 года стал одним из нескольких подобных событий 20 века:

Позже обнаружение события 1859 года в ледяных кернах было подвергнуто сомнению.
Из более древних событий отмечается событие 774-775 года. Событие характеризуется резким увеличением содержания углерода-14 в древесных кольцах по всему миру (Япония, Германия, Россия, США, Новая Зеландия). Кроме того на это же время приходится избыток бериллия-10 в ледяных кернах Антарктиды. Данное событие находится среди 20 сильнейших событий, обнаруженных в ледяных кернах и древесных кольцах за последние 10 тысяч лет. Менее сильное событие отмечено в 993-994 годах. Кроме того обращается внимание на очень мощное событие около 5480 года до нашей эры.
Другие работы связывают очень мощные вспышки на Солнце с периодическими массовыми вымираниями (раз в несколько десятков миллионов лет). Растущий интерес к исследованиям Солнца иллюстрирует быстрый рост диаметров солнечных телескопов. Крупнейший нынешний солнечный телескоп построен в 1961 году в Аризоне (диаметр зеркала 161 см, обсерватория Китт Пик). Но в настоящее время строится два более крупных солнечных телескопа: в Китае (диаметр 180 см) и на Гаваях (диаметр 424 см). И это не предел, в Китае планируется создание 8-метрового солнечного телескопа:

Изучение звезд похожих на Солнце позволяет многократно увеличить количество информации о супервспышах. Так телескоп Кеплер за 4 года пронаблюдал около 100 тысяч желтых карликов главной последовательности. В работе 2012 года сообщается об обнаружении 365 супервспышек у 148 звезд при анализе фотометрии Кеплера для 83 тысяч звезд за первые 120 суток наблюдений. В работе 2013 года исследовалась фотометрия уже за 500 суток. В ней было найдено 1547 супервспышек у 279 G-карликов. Эти данные показали, что у звезд солнечного типа (период вращения больше 10 суток и температура поверхности 5600-6000 Кельвинов) частота супервспышек с энергиями 1034-1035 эрг составляет раз в 800-5000 лет (энергия типичных вспышек на Солнце 1029-1032 эрг). Значительная часть обнаруженных супервспышек пришлась на очень активные звезды G-типа, у которых супервспышки происходят каждые 10 суток (57 супервспышек за 500 суток наблюдений). Среди звезд солнечного типа у наиболее активных звезд супервспышки происходили раз в 100 суток. Данные звезды характеризовались огромными пятнами (превышающие по площади в 10 раз самые большие солнечные пятна на Солнце). Самые мощные из обнаруженных вспышек обладают энергиями в 1036 эрг:


Ещё одна работа 2016 года проанализировала высокочастотные данные телескопа Кеплер (интервал между наблюдениями не 30 минут, а 1 минута). В данном режиме наблюдалось 1547 звезд солнечного типа. У них было найдено 187 вспышек, которые наблюдались у 23 звезд (энерговыделение от 2×1032 до 8×1035 эрг). Самые сильные вспышки отличались большей длительностью:

В будущем предстоит уточнение частоты солнечных вспышек, так как характеристики звезд, которые наблюдались телескопом Кеплер известны достаточно плохо. Так среди обнаруженных звезд солнечного типа с супервспышками находится система Кеплер-96 с оцениваемым возрастом 2.3 миллиарда лет. У данной звезды было обнаружено 3 супервспышки, самая мощная из которых обладала энерговыделением в 1.81×1035 ergs. Детальная спектроскопия проведена лишь для нескольких тысяч звезд с обнаруженными планетными кандидатами, расстояние до большинства звезд известно лишь приблизительно. В настоящее время поиск двойников Солнца только начинается. Так на недавней конференции в докладе Jhon Yana Galarza из университета Сан Паулу сообщается о поиске солнечных двойников в звездных каталогах. Миссия спутника Гиппарха позволила выделить около сотни таких звезд. Первый релиз данных телескопа Gaia добавил ещё 468 кандидатов в такие звезды. Эти звезды были выбраны по цвету (согласно каталогам 2MASS и Тихо) и абсолютной светимости (из параллаксов Gaia). В целом же звезды солнечного типа, которые наблюдались телескопом Кеплер характеризуются значительно более высокой активностью, что в конечно счете стало одной из причин, почему в ходе этой космической миссии не удалось найти настоящие аналоги Земли у G-звезд:

Поэтому не исключено, что более тщательные исследования в будущем покажут, что супевспышки у аналогов Солнца встречаются не раз в несколько тысяч лет, а раз в несколько десятков тысяч лет.
Ожидается, что более мощные супервспышки (энерговыделение в 1037-1038 эрг) случаются у звезд солнечного типа раз в несколько десятков миллионов лет и могут стать причиной периодических вымираний. Подобные вспышки были зарегистрированы у нескольких звезд спектральных типов G и F:

|
</> |