科学者たちが太陽のリズミカルな鼓動を発見

40年間太陽の音を聴く

40年間、望遠鏡のネットワークが太陽のハムを聞いています。University of BirminghamとYale Universityの科学者たちは、ついにこれらの微妙な振動が我々の星の隠された内部構造について何を明らかにしているかを解読しました。新しい研究は、太陽の内部構造が太陽周期間で静かに変化し、その表面の奥深くで測定可能な変化を生成し、恒星の内部を通じて鼓動するリズミカルな鼓動のように機能することを発見しました。

4つの完全な太陽周期にわたって収集されたhelioseismologyデータに基づくこの発見は、太陽の内部振動のパターンを以前に確認されていない方法で明らかにします。これらのパターンは、太陽のコアと放射ゾーンが11年の太陽活動周期と同期した構造変化を経ていることを示していますが、天文学者が長い間研究してきた太陽黒点や太陽フレアなどの表面現象とは異なる方法で現れています。

Helioseismologyはどのように機能するか

地質学者が地球の内部を調査するために地震波を使用するのと同様に、太陽物理学者は太陽の内部構造を研究するために太陽の自然振動を使用します。太陽は絶えず振動し、数百万の音響波がその内部を通じて跳ね返ります。これらの波により、太陽の表面が小さな量だけ上下し、地球とスペースの敏感な機器で検出することができます。

これらの波の周波数、振幅、および伝播時間を分析することにより、研究者は太陽の内部条件の詳細なマップを構築できます。これには、さまざまな深さでの温度、密度、および回転速度が含まれます。helioseismologyとして知られるこの技術は、1970年代と1980年代に開発されて以来、太陽物理学の最も強力なツールの1つとなっています。

新しい研究では、現在利用可能な非常に長いデータベースを活用しました。40年間の継続的な観測は、短い研究が見落とす可能性のある微妙な変化を検出するために必要な統計的能力を提供しています。

鼓動が明らかにするもの

研究者たちは、太陽の内部のいくつかの特性が太陽周期に関連するリズミカルなパターンで変化することを発見しました:

• 太陽の内部を通過する音波の速度は、太陽の最大値と最小値の間で体系的に変化します
• 対流ゾーンと放射ゾーンの境界は、位置の測定可能なシフトを示しています
• 内部回転パターンは、表面の磁気活動と相関する方法で変化します
• 特定の深さの温度と密度プロファイルは、11年周期で振動します

これらの発見は、太陽周期が単に磁場ダイナミクスに駆動される表面現象ではなく、太陽全体にわたるより深い構造的変化を反映していることを示唆しています。鼓動の隠喩は、変化が周期的で予測可能であり、システムの基本的な状態を反映しているため、適切です。ちょうど鼓動が心血管の健康に関する情報を明らかにするのと同様に。

宇宙天気への影響

太陽の内部ダイナミクスを理解することは、宇宙天気予報に実用的な重要性があります。衛星に損傷を与える可能性があり、通信を妨害し、地球上の電力網を脅かす可能性のある太陽嵐は、究極的には太陽の深くのプロセスに駆動される磁気活動から生じています。

現在の宇宙天気予報は、太陽の表面観測に大きく依存しており、危険な現象の予測に限られた予測時間を提供しています。この研究で特定された内部構造変化が表面活動の信頼できる前兆であることが証明されれば、より高い精度と長い予測時間で太陽嵐を予測するための新しいツールを提供できる可能性があります。

経済的な利害は大きいです。地球の技術に依存する文明を襲う大規模な太陽嵐は、数兆ドルの損害を引き起こす可能性があります。予報精度のわずかな改善さえ、衛星オペレーター、電力網管理者、および他の利害関係者が危険な条件が発生する前に保護措置を講じるのに役立つ可能性があります。

恒星物理学への新しいウィンドウ

この発見は他の星の理解にも含意があります。太陽は、helioseismologyを通じて詳細に内部を研究できる唯一の星ですが、この研究によって明らかにされた原理は、銀河全体の類似した星に適用できます。恒星周期が表面の磁場効果だけでなく、内部全体にわたる構造的変化を含むことの発見は、恒星物理学に新しい次元を加え、恒星進化と行動のモデルを改善できる可能性があります。

研究チームは、現在の太陽周期が予想される最大値に進行する際に、太陽の内部振動の監視を続ける計画です。追加のデータサイクルは、この研究で特定されたパターンが本当に周期的であるのか、または最も近い星に電力を供給するプロセスについてさらに深い真実を明らかにする方法で周期から周期に変化するのかを判断するのに役立つでしょう。

先を見据えて

この研究は、長期的な科学的観測の勝利を表しています。発見を可能にした40年のデータセットは、太陽監視インフラストラクチャへの継続的な投資と、複数の太陽周期にわたってデータを収集し、結論を引き出す前に忍耐が必要でした。これは、最も重要な科学的発見のいくつかが、賢い実験だけでなく、パターンが最終的にノイズから出現するまで、年を追って観察を続ける献身も必要であることを思い出させるものです。

この記事はUniverse Todayのレポートに基づいています。オリジナル記事を読む.