האם השמש שלנו מזדקנת?

מחקר מראה  שהשמש  פחות פעילה מכוכבים “אחים” (בעלי מסה דומה וגיל דומה) – הנה מה יכולה להיות המשמעות של זה

מאת אנדרו נורטון, פרופסור לחינוך לאסטרופיזיקה, האוניברסיטה הפתוחה של בריטניה

כל הכוכבים פולטים כמויות משתנות של אור במשך הזמן — והשמש לא יוצאת דופן. השינויים האלה באור הכוכבים יכולים לעזור לנו להבין כמה ראויים למחייה כוכבי לכת כלשהם סביב כוכבים אחרים – כוכב מאוד פעיל יכול להפציץ את כוכבי הלכת שלו בקרינה מזיקה. עכשיו מחקר חדש, שפורסם ב-Science, מראה שהשמש משמעותית פחות פעילה מכוכבים אחרים, דומים.

בכוכבים רבים, ההשתנות הנצפית בבהירות נגרמת בגלל השדה המגנטי הפנימי שלהם. כשחלקים מהשדה הגנטי פורצים החוצה מבעד לפני הכוכב, זה יכול לגרום לאזורים אפלים שנקראים כתמי כוכבים או לאזורים בהירים יותר (שנקראים פקולות) באטמוספרה של הכוכב. כשכוכב סובב על צירו, האזורים הבהירים והאפלים עוברים דרך פני הכוכב מנקודת המבט שלנו, וגורמים לשינוי מחזורי בבהירות של הכוכב כתוצאה מכך.

כמה מהדוגמאות הכי קיצוניות של כוכבים משתנים הם כוכבים כפולים מאפילים וכוכבים פועמים. במקרה הראשון השתנות האור היא בגלל השפעה חיצונית: זוג כוכבים שמקיפים את מרכז המסה המשותף שלהם, שוב ושוב מסתירים חלק מהאור של בן הזוג שלהם מנקודת המבט שלנו. אם צופים במסלול ישר מול קו השפה (edge-on), הבהירות של הכוכב תיראה פוחתת משמעותית במרווחי זמן קבועים.

בכוכב פועם, להשתנות האור יש סיבה פנימית: הכוכב ממש פועם פנימה והחוצה, נעשה גדול יותר ואחר כך קטן יותר, בהיר יותר ואחר כך חלש יותר, עם דפוס שנישנה בקביעות של בהירות משתנה. הבהירות של כוכבים פועמים יכולה להשתנות פי עשרה או יותר בכל מחזור. שני סוגי הכוכבים האלה הם מטרות שאסטרונומים אוהבים, כי אפשר להשתמש בהשתנות האור שלהם כדי לחקור את הדינמיקה או המבנה של מערכות כוכבים.

השקט שלפני הסערה?

אבל הגודל של השתנות הבהירות של כוכבים בגלל כתמים בהירים ואפלים שמסתובבים דרך קו הראייה שלנו הוא בדרך כלל הרבה יותר קטן. הבהירות של השמש משתנה רק בחלק של אחוז כשהיא מסתובבת כל 24 ימים. אפילו שינויים כאלה קטנים יכולים להשפיע על אקלים כדור הארץ בצירי זמן של עשרות שנים או על הכימיה של האטמוספרה שלו בצירי זמן קצרים עד כדי חודשים או ימים.

יש לנו רישומים על כתמי שמש משנת 1610, והם מראים שהשמש באופן קבוע עוברת מחזור כל 11 שנים שבו מספר כתמי השמש לסירוגין מגיע למכסימום ואז הם כמעט נעלמים לחלוטין. כשכתמי השמש במקסימום, השמש פעילה במיוחד – התפרצויות של אור שנקראות התפרצויות סולרית ופליטות מסה מעטרת השמש יותר נפוצות. יכולה להיות להן השפעה גדולה על חיינו כאן בכדור הארץ. בנוסף לגרימת אורות הצפון (הזוהר הצפוני), הן גם יכולות לשבש לוויינים ולפגוע בקווי חשמל.

במחקר החדש, החוקרים הישוו רישום של 140 שנים של בהירות השמש עם עקומות האור של קבוצת שמשות אחיות שהתקבלו מתצפיות של הלוויין קפלר על פני ארבע שנים. הם בחנו כוכבים שהטמפרטורה, מסה, רדיוס וגיל שלהם דומים כולם לשמש, ובחרו 349 כוכבים שזמן הסיבוב שלהם נמדד בין 20 ל-30 יום.

האסטרונומים מדדו טווח של השתנות מ-0 (אין שינוי בבהירות) ועד ל-0.75%, עם ממוצע סביב 0.36%. על ידי נטילת קטעים ארבע שנתיים אקראיים מעקומת האור של השמש, הם מצאו שההשתנות הטיפוסית של בהירות השמש הייתה רק 0.07% – וגם הערך המכסימלי לא היה יותר מ-0.20%. הם הסיקו לכן שרוב הכוכבים מאותו הסוג של השמש יותר פעילים מהשמש.

השתנות הבהירות של השמש בהשוואה לכוכב KIC 7849521.
MPS / hormesdesign.de

אז האם המשמעות היא שהשמש באמת שונה מכוכבים אחרים מאותו סוג? האסטרונומים יודעים שכשכוכבים מזדקנים הסיבוב שלהם מאט והם נעשים פחות פעילים מבחינה מגנטית. בשלב מסוים הם עשויים לעבור לשלב חדש של פעילות מאוד קטנה – אבל אנחנו לא יודעים בדיוק מתי השינוי הזה מתרחש. אולי השמש מתקרבת לשלב הזה בחייה. לחלופין, אולי הסיבה היא פשוט שב-140 השנים של נתוני השמש שבהם השתמשו, דגמו רק תקופה שקטה יחסית של פעילות השמש – אולי היא הייתה יותר פעילה בתקופות אחרות?

האפשרות הזאת יותר מדאיגה. המשמעות עשויה להיות שהשמש יכולה לעבור תקופות שבהן ההשתנות שלה הרבה יותר גדולה, עם גידול בהתאמה בפעילות המגנטית ופליטות חזקות יותר שיכולות לשבש את החיים כאן על הארץ.

אולי יש נחמה בכך שמדידות של איזוטופים מסוימים – וריאנטים של יסודות כימיים עם גרעינים יותר כבדים או קלים – בכדור הארץ יכולות לשמש למעקב אחרי פעילות השמש ב-9000 השנים האחרונות. הן מגלות שההשתנות של בהירות השמש לא השתנתה משמעותית גם בציר הזמן הזה.

הבנת ההשתנות של כוכבים חיונית כדי להעריך באיזו מידה כוכבי לכת חוץ שמשיים ראויים למחייה. במקרים קיצוניים, התפרצויות של כוכבים יכולות לסלק את האטמוספירה מכוכב שראוי למחייה מבחינות אחרות. כוכב הלכת שהתגלה לאחרונה שמקיף את הכוכב הקרוב ביותר, פרוקסימה קנטאורי b, לדוגמה, נמצא באזור הראוי למחייה של הכוכב שלו, אבל פרוקסימה קנטאורי עצמו הוא כוכב מאוד פעיל וכוכב הלכת כנראה טובל בקרינה מזיקה בגלל התפרצויות כוכביות.

המחקר החדש הזה עשוי להצביע על כך שרק כוכבים מאוד לא פעילים כמו השמש סביר שיהיו להם כוכבי לכת ראויים למחייה. אולי עלינו להודות על כך שהשמש היא בין היותר רגועים מאחיה.

למאמר ב-The Conversation

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• מה יקרה כשהשמש שלנו תמות?
• הזדמנות אחרונה לאירוע של פעמיים במאה שנה – מעבר נוגה על פני השמש
• התפרצויות שמש – מכאן ועד עולם