Астрономы обнаружили, что магнитная активность имитирует изменение состава звёзд
Различия между звёздами шаровых скоплений, которые десятилетиями связывали с несколькими поколениями звёзд, могут частично возникать из-за их магнитной активности. Астрономы обнаружили, что во время 11-летнего магнитного цикла спектр Солнца меняется так, что имитирует характерное для некоторых звёзд шаровых скоплений уменьшение признаков углерода и усиление признаков азота. При этом реальный химический состав Солнца не меняется.
Шаровые скопления содержат сотни тысяч, а иногда и около миллиона очень старых звёзд. Раньше считалось, что звёзды каждого такого скопления сформировались примерно одновременно из одного облака газа и поэтому должны иметь практически одинаковый первоначальный химический состав. Однако наблюдения выявили несколько групп звёзд с различающимися спектральными признаками лёгких элементов.
Одним из основных признаков такого разделения стала обратная зависимость между молекулярными полосами CH и CN. Полоса CH используется как показатель содержания углерода, а CN чувствительна к азоту. У звёзд так называемой второй популяции сигнал CH обычно слабее, а CN сильнее, что интерпретируется как меньшее содержание углерода и повышенное содержание азота.
Команда под руководством Язана Момани из Астрономической обсерватории Падуи Национального института астрофизики Италии решила проверить, может ли похожая картина появляться у звезды без реального изменения её состава. Для этого учёные рассмотрели Солнце так, как выглядела бы далёкая неразрешимая звезда, анализируя свет всего солнечного диска целиком.
Исследователи использовали реконструкции солнечного излучения SATIRE-S, охватывающие полный 23-й цикл солнечной активности с августа 1996 по декабрь 2008 года. Они отслеживали изменения молекулярных полос CH и CN на разных стадиях цикла. Дополнительную проверку провели по спектрам Солнца, полученным спектрографом HARPS-N на Национальном телескопе Галилео.
Оказалось, что интенсивности CH и CN меняются в противоположных направлениях вместе с магнитной активностью Солнца. При переходе от спокойного состояния к более активному спектр начинает напоминать спектр звезды с меньшим количеством углерода и большим количеством азота. Однако это не изменение химического состава солнечного вещества, а изменение образования молекулярных линий в фотосфере под действием магнитной активности.
Одну из главных ролей могут играть факелы — яркие области солнечной поверхности, связанные с сильными магнитными полями. При высокой активности они занимают большую долю поверхности и меняют температуру и физические условия в слоях атмосферы, где формируются спектральные линии. В результате интегральный спектр всей звезды может создавать впечатление другой химической композиции.
Авторы сравнили этот эффект с наблюдениями шарового скопления NGC 104, также известного как 47 Тукана. Именно это скопление хорошо изучено и содержит звёзды, разделяемые на группы по силе полос CH и CN. Полученная для Солнца зависимость оказалась похожа на один из основных спектроскопических признаков, используемых для различения этих групп.
Это открывает альтернативное объяснение части наблюдаемых различий. Звёзды с разными спектральными характеристиками необязательно должны иметь настолько различный первоначальный химический состав, как предполагалось раньше. По гипотезе авторов, по крайней мере часть различий может возникать из-за неодинаковой магнитной активности и различной доли магнитно-активных областей на поверхности звёзд.
Работа пока не отменяет модель нескольких звёздных популяций в шаровых скоплениях. Исследователи проверили прежде всего один из её основных признаков — обратную зависимость между CH и CN. В шаровых скоплениях наблюдаются и другие химические закономерности, включая связь между кислородом и натрием, для которой аналогичной проверки на Солнце пока недостаточно.
Для проверки гипотезы потребуются прямые измерения магнитной активности звёзд разных групп в шаровых скоплениях и анализ других спектральных признаков. Если связь подтвердится, часть давно известных «химических» различий между звёздами может оказаться результатом того, как магнитные поля меняют их наблюдаемый спектр.
Исследование в журнале Astronomy & Astrophysics.