Zonnestelsel Nieuws

Nabije ster kan helpen het Maunder Minimum te verklaren

Het aantal zonnevlekken op onze Zon vertoont een typische periode van 11 jaar dat we er meer of minder kunnen zien. Maar er is een 70 jaar durende periode waarin zonnevlekken uiterst schaars waren en astronomen breken zich al 300 jaar het hoofd hoe dat kon.

Zonnevlekken op de Zon
Zonnevlekken op de Zon tijdens het maximum van de 11-jarige cyclus.

Nu lijkt een nabije ster die lijkt op de Zon ook zijn eigen cycli te hebben gepauzeerd en aan een vergelijkbare periode van schaarse zonnevlekken te zijn begonnen. De periode dat onze Zon nauwelijks zonnevlekken had noemen we het “Maunder minimum” en het blijven waarnemen van de ster zou kunnen helpen bij het verklaren wat er destijds met onze Zon aan de hand was. Het kan ook inzichten geven in  de stellaire magnetische activiteit van de Zon, die kan namelijk interfereren met satellieten, wereldwijde communicatie en mogelijk zelfs het klimaat op Aarde beïnvloeden.

De ster en een catalogus van 50 jaar “zonnevlekken” activiteit van 58 andere zonachtige sterren wordt beschreven in een artikel dat is verschenen in de Astronomical Journal.

Stervlekken (“Zonnevlekken op een ster) verschijnen als een donkere vlek op het oppervlak van een ster. Dit komt door tijdelijk lagere temperaturen in het gebied die worden veroorzaakt door de dynamo van de ster. Die dynamo is het proces dat het magneetveld opwekt. Astronomen documenteren de veranderingen in de frequentie van vlekken op de Zon sinds ze in de 16de eeuw voor het eerst door Galileo en andere astronomen werden gezien. Er is dus een goed beeld van de 11-jarige cyclus van de Zon. De uitzondering op die cyclus is het Maunder Minimum dat duurde van het midden van de 16de  eeuw tot het midden van de 17de eeuw en dat astronomen sinds die tijd bezighoudt.

Astronomen weten niet wat het Maunder Minimum veroorzaakte en ze hebben gekeken naar andere zonachtige sterren in de hoop daar iets van te kunnen keren. Ze hebben nu een ster gevonden waarvan ze denken dat die in dezelfde fase als het Maunder Minimum verkeerd.

Het onderzoeksteam haalde gegevens uit meerdere bronnen om 60 tot 60 jaar gegevens van sterrenvlekken van 59 sterren samen te voegen. Het onderzoek omvatte gegevens het HK-project van de Mount Wilson sterrenwacht. Dit project was ontworpen om de activiteit van stellaire oppervlakten te bestuderen en het liep van 1966 tot 1996. Daarnaast werden er gegevens van zoektochten naar planeten, uitgevoerd door de Keck sterrenwacht gebruikt. Deze zoektocht vond plaats tussen 1996 en 2020. In die gegevens zijn ook data over sterrenvlekken te vinden. De onderzoekers stelden een database samen met sterren die in beide bronnen voorkwamen en die andere direct beschikbare informatie bevatte die de activiteit van sterrenvlekken zou kunnen helpen verklaren. Daarnaast leverde het team aanzienlijke inspanningen om de metingen van beide telescopen te standaardiseren om ze direct met elkaar te kunnen vergelijken en de gegevens anderszins op te schonen.

Het team bevestigde of identificeerde dat 29 van deze sterren cycli van sterrenvlekken vertonen door ten minste twee volledige periodes te observeren. Deze cycli duren vaak meer dan 10 jaar. Sommige sterren leken helemaal geen cycli te hebben, wat zou kunnen zijn omdat ze te langzaam draaien om een dynamo te hebben en magnetisch “dood” zijn of omdat ze bijna aan het einde van hun leven zijn. Verschillende van de sterren vereisen nader onderzoek om te bevestigen of ze een cyclus hebben.

Volgens de onderzoekers stelt deze continue tijdreeks van meer dan 50 jaar hen in staat om dingen te zien die men nooit eerder zou hebben opgemerkt op basis van de 10-jarige snapshots die eerder werden gemaakt. Daarnaast heeft men een veelbelovende ster gevonden die al tientallen jaren een cyclus vertoond maar daar nu mee lijkt te zijn gestopt.

Volgens de onderzoekers had de ster, HD 166620, een cyclus van naar schatting ongeveer 17 jaar maar is er nu een periode van lage activiteit gestart en vertoont de ster sinds 2003 geen tekenen van sterrenvlekken meer.

Toen de onderzoekers de gegevens voor het eert zagen dachten ze dat het een fout zou moeten zijn, dat ze de gegevens van twee verschillende sterren hadden samengevoegd of dat er een tikfout was geslopen in de catalogus of de ster verkeerd was geïdentificeerd. Maar alles is driedubbel gecontroleerd. De waarneemtijden kloppen met de coördinaten van de ster. Bovendien zijn er weinig heldere sterren in het deel van de sterrenhemel dat door Mount Wilson was onderzocht. Ze kwamen steeds tot dezelfde conclusie dat de ster was gestopt.

De onderzoekers hopen dat ze de ster gedurende zijn minimum kunnen blijven bestuderen en mogelijk kunnen waarnemen als de ster weer uit zijn minimum komt en weer aan zijn cycli begint. Deze voortdurende waarnemingen zouden belangrijke informatie kunnen opleveren over hoe de Zon en soortgelijke sterren hun magnetische dynamo’s genereren.

Er is een groot debat gaande over wat het Maunder Minimum was. Werd het magnetische veld van de Zon uitgeschakeld? Was de Zon tijdelijk zijn dynamo kwijt? Of was er nog steeds sprake van een cyclus maar dan op een zeer laag niveau zodat er maar weinig zonnevlekken werden geproduceerd? We kunnen niet terug in de tijd gaan om te meten wat het was maar als astronomen de magnetische structuur en de magnetische sterkte van deze ster kunnen karakteriseren dan kan dat mogelijk wel tot wat antwoorden leiden.

Een beter begrip van de oppervlakteactiviteit en het magnetische veld van de Zon zou verschillende belangrijke implicaties kunnen hebben. Sterke stellaire activiteit kan bijvoorbeeld satellieten en wereldwijde communicatie uitschakelen. Zo heeft een bijzonder sterke zonnestorm in 1989 in het Canadese Quebec een elektriciteitsnet uitgeschakeld. Er is ook gesuggereerd dat zonnevlekkencycli een verband kunnen hebben met het klimaat op Aarde. Bovendien zeiden de onderzoekers dat informatie van deze ster onze zoektocht naar planeten buiten ons zonnestelsel kan beïnvloeden.

Stervlekken en andere vormen van magnetische activiteit aan het oppervlak van sterren interfereren met ons vermogen om de planeten om deze sterren heem te detecteren. Het verbeteren van de kennis van de magnetische activiteit van een ster kan astronomen helpen hun detectiemethodes te verfijnen.

De samengestelde database van de 59 sterren en hun sterrenvlekactiviteiten uit dit onderzoek is voor verder onderzoek beschikbaar gesteld aan de wetenschap.

Artikel: “Five Decades of Chromospheric Activity in 59 Sun-like Stars and New Maunder Minimum Candidate HD 166620”

Eerste publicatie: 27 maart 2022
Bron: Spacedaily & anderen