Četrdeset godina mjerenja otkrilo: Sunce se iznutra mijenja

Kad Sunce uđe u svoje najmirnije razdoblje, na površini se čini gotovo uspavanim: malo je pjega, magnetsko polje slabi, a lice zvijezde izgleda ujednačenije nego inače. No nova analiza više od 40 godina podataka pokazuje da se upravo tada, duboko ispod te mirne fasade, događaju sitne, ali mjerljive promjene. Timovi sa Sveučilišta u Birminghamu i Yalea pronašli su dokaze da se unutarnja struktura Sunca suptilno razlikuje od jednog solarnog minimuma do sljedećeg, i da čak i male razlike u magnetskoj aktivnosti ostavljaju trag u njegovoj unutrašnjosti.

Sunce prolazi kroz ciklus magnetske aktivnosti otprilike svakih 11 godina. Najmirniji dio tog ritma zove se solarni minimum, vrijeme kada je Sunce “najtiše” i kada je, barem na prvi pogled, sve manje dramatično. Upravo su ta tiha razdoblja bila meta istraživanja.

Astrofizičari su se oslonili na Birmingham Solar-Oscillations Network (BiSON), mrežu od šest teleskopa raspoređenih po svijetu, koja omogućuje praktički neprekidno praćenje Sunčevih oscilacija. Promatrali su što se događa “iznutra” tijekom četiri najmirnija razdoblja između solarnih ciklusa 21 do 25.

Ključ je u tome da se Sunce ne ponaša kao kruta kugla, nego kao golemi rezonantni instrument. U njegovoj unutrašnjosti zvučni valovi ostaju zarobljeni, pa cijela zvijezda blago titra. Analizom tih titraja znanstvenici mogu zaključivati kakvi su uvjeti ispod površine. Ta se metoda zove helioseizmologija, a ovo je prvo istraživanje koje uspoređuje četiri uzastopna solarna minimuma “zavirivanjem” u Sunce upravo preko tih oscilacija.

Minimum 2008. ostavio otisak

Istraživači su tražili nekoliko znakova koji odaju unutarnje promjene. Jedan od najspecifičnijih je takozvani zvučni “glitch”, svojevrsna nepravilnost u širenju zvuka koja nastaje kada helij u određenoj zoni postane dvostruko ioniziran. Uz to su pratili promjene brzine zvuka i uspoređivali opažanja s predviđanjima računalnih modela Sunca u kojima su blago mijenjali unutarnje uvjete.

Najveće iznenađenje došlo je iz minimuma 2008./2009., razdoblja između ciklusa 23 i 24. Taj je minimum već poznat kao jedan od najtiših i najduljih zabilježenih, a sada se pokazalo da je imao i mjerljivo drukčije unutarnje uvjete od preostala tri minimuma.

Helijev “glitch” tada je bio znatno veći nego u ostalim minimumima, što upućuje na stvarnu strukturnu razliku. Uz to je Sunce u vanjskim slojevima pokazalo veću brzinu zvuka. U prijevodu: plin je ondje bio pod većim tlakom i na višoj temperaturi, a magnetska polja su bila slabija.

Profesor Bill Chaplin sa Sveučilišta u Birminghamu to opisuje gotovo kao da Sunce ostavlja potpis: “Prvi put smo jasno uspjeli kvantificirati kako se Sunčeva unutarnja struktura pomiče od jednog minimuma do sljedećeg. Vanjski slojevi se suptilno mijenjaju kroz cikluse aktivnosti, a duboko tihi minimumi mogu ostaviti mjerljiv unutarnji otisak.”

Zašto je to važno i izvan znatiželje? Zato što Sunčeva aktivnost pokreće svemirsko vrijeme: energetske izboje koji na Zemlji mogu uzrokovati prekide radijske komunikacije, pogreške u GPS-u, ispade električnih mreža i oštećenja komunikacijskih satelita. Ako bolje razumijemo kako se aktivnost “gradi” nakon tih mirnih razdoblja, dobivamo novu polugu za predviđanje onoga što dolazi.

Profesorica Sarbani Basu s Yalea naglašava da priča nije samo o onome što se vidi na površini: “Otkrivanje kako se Sunce ponaša ispod površine tijekom tih tihih razdoblja važno je jer to ponašanje snažno utječe na to kako razina aktivnosti raste u ciklusima koji slijede.”

Chaplin pritom ističe i širu poantu: vrijednost ovakvih rezultata ne dolazi iz jednog sjajnog trenutka, nego iz strpljenja i kontinuiteta. “Naš rad pokazuje snagu dugoročnih seizmičkih promatranja zvijezda,” kaže, dodajući da bi se s nadolazećim misijama poput PLATO-a Europske svemirske agencije (ESA) slične tehnike mogle primijeniti i na druge zvijezde nalik Suncu. Time bismo bolje razumjeli kako se njihova aktivnost mijenja i kako utječu na vlastite okoliše, uključujući planete koje bi mogle imati.

BiSON-om upravlja skupina “Sun, Stars, and Exoplanets” na Sveučilištu u Birminghamu, a njegova globalna, daljinski upravljana mreža zemaljskih teleskopa pruža cjelodnevno praćenje Sunčevih oscilacija i jedan od rijetkih uvida u solarni ciklus koji ne ovisi o “sreći” i trenutnom vremenu na jednoj lokaciji. U svijetu u kojem sve više ovisimo o satelitima, preciznom pozicioniranju i stabilnim mrežama, ispada da nam i Sunčeva tišina ima što reći, samo treba znati kako je slušati.