Астрофизики боятся, что супервспышка на Солнце уничтожит человечество

Астрофизики из Дании, Бельгии, Китая и Италии не исключили супервспышки на Солнце, способной уничтожить большую часть живых организмов на Земле. Ранее вероятность такого события оценивалась как ничтожно малая.

Новое исследование показывает, что это не так. Статья астрофизиков опубликована в журнале Nature Communications, кратко о ней сообщается на сайте Орхусского университета.

Что такое супервспышки

Самые мощные вспышки, наблюдаемые на Солнце, выбрасывают в окружающее пространство огромную энергию. За несколько минут в открытый космос уходит до триллиона мегатонн в тротиловом эквиваленте. Это примерно пятая часть энергии, излучаемой Солнцем за одну секунду, и вся энергия, которую выработает человек за миллион лет (при условии ее производства современными темпами).

Супервспышки происходят, как правило, на более крупных звездах спектральных классов F8 — G8, массивным аналогам Солнца (относящегося к классу G2). Эти светила обычно небыстро вращаются вокруг своей оси и могут находиться в составе тесной двойной системы. Мощность супервспышек превышает солнечные в десятки тысяч раз.

Что установили ученые

Астрофизики доказали, что Солнце также может произвести супервспышку. В своем исследовании ученые изучили активность 5648 солнцеподобных звезд, у 48 из которых были зарегистрированы супервспышки. Выяснилось, что для светил с супервспышками характерны более крупные, чем у Солнца, выбросы материи из хромосферы. Как минимум у четырех исследованных звезд (KIC 8493735, KIC 9025370, KIC 8552540 и KIC 8396230) магнитное поле было практически идентичным солнечному (или немного менее активным).

Последнее обстоятельство позволило астрофизикам предположить, что вспышки на Солнце и супервспышки на других звездах имеют общую природу. Ученые проанализировали данные, полученные космическим телескопом Kepler в ходе поиска экзопланет транзитным методом (по изменению видимой светимости звезды при прохождении по ее диску небесного тела). Обсерватория НАСА четыре года назад открыла множество супервспышек на звездах.

Детальное исследование звезд было проведено при помощи крупнейшего в мире спектрального телескопа LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope), расположенного в северо-восточной части Китая недалеко от Пекина. Поле зрения обсерватории совпадало с обследованным Kepler участком неба. Всего астрофизики изучили посредством LAMOST спектры около ста тысяч звезд.

Солнечные вспышки классифицируются по пику интенсивности рентгеновского излучения (S-индексу). Минимуму соответствует пик A, равный мощности излучения, меньшей десяти в минус седьмой степени ватт на квадратный метр. Максимуму — пик X, в тысячу раз больше A. Ученые представили графики S-индекса (на примере линий поглощения кальция) звезд KIC 8493735, KIC 9025370, KIC 8552540 и KIC 8396230, равного в момент супервспышки 0,15, 0,23, 0,30 и 0,34 соответственно.

Там зарегистрированы вспышки, в тысячи раз интенсивнее тех, что на Солнце. Эти звезды похожи на Солнце, а их магнитные поля не сильнее солнечного. Значит, такие супервспышки могут возникнуть и на нашем светиле. Их последствия могут быть губительными для жизни на планете. Ведь и известные науке сильные вспышки на Солнце натворили немало бед.

Событие Кэррингтона

Аномально высокое содержание изотопов углерода в годичных кольцах древесины указывает на то, что небольшая супервспышка на Солнце могла произойти в 775 году (а также, вероятно, в 993 году). В древесный материал изотопы попали из атмосферы Земли, где возникли после бомбардировки планеты потоком высокоэнергичных частиц (протонов) от Солнца. Альтернативное объяснение предполагает, что эти частицы возникли в других частях Млечного Пути.

Событие 775 года могло быть в 10-100 раз интенсивнее самой мощной вспышки на Солнце, которую удалось зарегистрировать до сих пор, — события Каррингтона.

В начале сентября 1859 года геомагнитная буря привела к отказу телеграфных систем Европы и Северной Америки.

Причиной назвали мощный выброс коронарной массы, достигший планеты за 18 часов и наблюдаемый 1 сентября британским астрономом Ричардом Кэррингтоном.

Обсерватория LAMOST

Геомагнитные бури 2003 и 2005 годов, скорее всего, были вызваны солнечным штормом, аналогичным произошедшему в 1859-м. В частности, 28 октября 2003 года из строя вышел один из высоковольтных трансформаторов в шведском городе Мальме, обесточив на час весь населенный пункт. От бури пострадали и другие страны.

Что такое солнечные вспышки

Последовательной теории, описывающей формирование солнечных вспышек, пока не существует.

Вспышки возникают, как правило, в местах взаимодействия солнечных пятен на границе областей северной и южной магнитных полярностей.

Это приводит к быстрому высвобождению энергии магнитного и электрического полей, которая затем идет на разогрев плазмы (увеличение скорости ее ионов).

Наблюдаются пятна как участки поверхности Солнца с температурой примерно на две тысячи градусов Цельсия ниже температуры окружающей ее фотосферы (примерно 5,5 тысячи градусов Цельсия).

На самых темных участках пятна линии магнитного поля перпендикулярны поверхности Солнца, тогда как на более светлой его части они расположены ближе к касательной. Напряженность магнитного поля у таких объектов превышает его земное значение в тысячи раз, а сами вспышки связаны с резким изменением локальной геометрии магнитного поля.

Альтернативные сценарии

Существуют три альтернативных сценария, объясняющих возникновение супервспышек на звездах, помимо перераспределения энергии магнитного поля, наблюдаемого на Солнце. Теория «звезда-звезда» предполагает наличие рядом со светилом близко раcположенной звезды-компаньона, магнитосферы которых связаны временно силовой магнитной трубкой. Супервспышка представляет собой разрыв этой трубки.

Второй сценарий, «звезда-диск», основывается на гипотезе о существовании вокруг звезды газопылевого диска. Вращаясь вокруг светила, он в какой-то момент разрушает магнитную конфигурацию, что инициирует супервспышку.

Третий сценарий, «звезда-планета», говорит о массивной экзопланете около звезды. Взаимодействие небесных тел также способно создать магнитную трубку и привести к ее разрыву (как в первом сценарии) или смене полярности светила из-за усиления эффекта магнитного динамо.

Чего ждать

Современные средства наблюдения и теоретические модели позволяют предсказать солнечную вспышку примерно за три дня. В распоряжении нескольких стран имеются разнообразные спутники, отслеживающие активность светила. Одной из самых мощных станций считается лаборатория солнечной динамики SDO (Solar Dynamics Observatory), принадлежащая НАСА. Россия спутниковые наблюдения за солнечной активностью вела при помощи аппарата «Коронас-Фотон».

Некоторые исследования указывают на то, что значение солнечных вспышек преувеличено, тогда как другие считают их причиной массового вымирания животных. Так, в одной из статей сообщается, что в случае сильной вспышки изменения магнитного поля затронут не всю планету, лишь некоторые ее участки, а одновременное отключение всех энергосистем Земли в случае даже мощной геомагнитной бури маловероятно.

На Солнце 23 марта была зарегистрирована вспышка класса С (не опасная для человека и в миллион раз слабее потенциально опасной супервспышки). Уже 24 марта магнитная активность на светиле была минимальна. Ждать прогнозируемых (и приятных) сюрпризов от Солнца в любом случае не приходится.