Saulės audringi aktyvumo laikotarpiai dažniausiai sulaukia daugiausia dėmesio, tačiau net ir ramesniais etapais mūsų žvaigždė gali subtiliai keisti savo vidinę sandarą.

Nauja dešimtmečius apimančių duomenų analizė parodė, kad Saulės 11 metų aktyvumo ciklo minimumai nėra vienodi. Mokslininkai nustatė, jog giliausio pastarojo meto Saulės minimumo metu buvo užfiksuoti išmatuojami jos vidinių virpesių pokyčiai.

„Pirmą kartą mums pavyko aiškiai įvertinti, kaip Saulės vidinė sandara keičiasi nuo vieno ciklo minimumo iki kito“, – teigė Birmingamo universiteto astronomas Billas Chaplinas.

„Išoriniai Saulės sluoksniai aktyvumo ciklų metu nežymiai kinta, o mes nustatėme, kad ypač gilūs ramybės minimumai gali palikti išmatuojamą pėdsaką jos viduje“, – sakė Billas Chaplinas.

Saulė nėra statiška ir nekintanti branduolinė krosnis danguje. Vienas aiškiausių jos dinamiškos prigimties požymių yra Saulės ciklas, susijęs su magnetinių polių apsivertimu. Maždaug kas 11 metų Saulės aktyvumas pasiekia piką, vadinamą Saulės maksimumu, o vėliau vėl nuslūgsta iki Saulės minimumo.

Artėjant Saulės maksimumui, aktyvumas didėja: daugėja Saulės dėmių, žybsnių ir vainikinės masės išmetimų. Šiuo laikotarpiu apsiverčia ir Saulės magnetiniai poliai. Nė vienas Saulės ciklas nėra visiškai toks pat kaip kitas – vieni maksimumai būna stipresni, kiti silpnesni. Tačiau minimumai, bent jau paviršiuje, atrodo gana panašūs.

Vis dėlto kas vyksta po paviršiumi?

Naudodama „BiSON“ – šešių teleskopų tinklą visame pasaulyje – mokslininkų komanda, vadovaujama Jeilio universiteto astrofizikės Sarbani Basu, išsamiau ištyrė keturis iš eilės sekusius Saulės minimumus. Jie apėmė perėjimus tarp 21-ojo ir 25-ojo Saulės ciklų; šiuo metu vyksta 25-asis ciklas.

Tyrėjai nagrinėjo akustinius virpesius Saulės viduje – įkalintas garso bangas, sklindančias per Saulės plazmą ir sukeliančias vos pastebimą jos paviršiaus šviesio mirgėjimą.

Kaip seisminės bangos Žemėje atskleidžia jos gelmių sandarą, taip garso bangos Saulėje leidžia suprasti, kas vyksta po jos paviršiumi. Šis tyrimo metodas vadinamas heliosismologija.

Mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė dviem pagrindiniams signalams. Pirmasis vadinamas helio trikdžiu. Po matomu Saulės paviršiumi yra sluoksnis, kuriame helis jonizuojasi netekdamas elektronų. Šis energinės būsenos pokytis virpesių duomenyse palieka išskirtinį pėdsaką.

Antrasis signalas buvo garso greitis Saulės viduje. Garsas skirtingu greičiu sklinda priklausomai nuo terpės savybių, tokių kaip temperatūra ir slėgis. Jei Saulės vidinė sandara pakinta net ir labai nežymiai, keičiasi garso greitis, o kartu pasislenka ir virpesių dažniai.

Komanda taip pat palygino šiuos matavimus su Saulės elgsenos modeliais, paremtais šiek tiek skirtingomis vidinėmis sąlygomis.

Keturi nagrinėti minimumai vyko 1985 metais, tarp 21-ojo ir 22-ojo ciklų, 1996 metais, tarp 22-ojo ir 23-iojo ciklų, 2008–2009 metais, tarp 23-iojo ir 24-ojo ciklų, bei 2018–2019 metais, tarp 24-ojo ir 25-ojo ciklų.

Ypač svarbu tai, kad 2008–2009 metų minimumas buvo vienas ilgiausių ir ramiausių nuo stebėjimų pradžios. Būtent tuomet užfiksuoti ryškiausi vidiniai pokyčiai iš visų keturių tirtų laikotarpių. Helio trikdžio signalas buvo stipresnis nei per kitus tris minimumus, o išoriniuose Saulės sluoksniuose garsas sklido greičiau.

Tai leidžia manyti, kad šio minimumo metu tam tikrose Saulės srityse dujų slėgis buvo didesnis, temperatūra – šiek tiek aukštesnė, o magnetiniai laukai – silpnesni.

„Suprasti, kaip Saulė elgiasi po savo paviršiumi šiais ramiais laikotarpiais, yra labai svarbu, nes tai stipriai susiję su tuo, kaip formuojasi aktyvumo lygis vėlesniuose cikluose“, – teigė Sarbani Basu.

Iš tiesų po šio laikotarpio sekęs 24-asis Saulės ciklas buvo neįprastai ramus, o jo maksimumas – vienas silpniausių per visą stebėjimų istoriją.

Prognozuoti Saulės elgseną yra itin sudėtinga, iš dalies todėl, kad ją varantis mechanizmas slypi po paviršiumi. Tai verdantis, besisukantis ir magnetizuotas plazmos rutulys, kuriame net menkiausi vidiniai pokyčiai gali išplisti į išorę ir lemti didelius aktyvumo skirtumus.

Naujasis tyrimas rodo, kad net ir tada, kai Saulės aktyvumas paviršiuje atrodo panašus, jį gali lemti subtiliai besiskiriančios vidinės sąlygos. Tai reiškia, kad Saulės modeliuose gali tekti kur kas atidžiau įvertinti šį kintamumo sluoksnį.

„Mūsų darbas parodo ilgalaikių žvaigždžių seisminių stebėjimų galią“, – sakė Billas Chaplinas.

„Ateityje, vykdant tokias misijas kaip Europos kosmoso agentūros „PLATO“, šiame tyrime taikyti metodai galėtų būti pritaikyti ir kitoms į Saulę panašioms žvaigždėms. Tai padėtų geriau suprasti, kaip keičiasi jų aktyvumas ir kaip jos veikia savo aplinką, įskaitant aplink jas skriejančias planetas“, – teigė Billas Chaplinas.