De zon schijnt uit de hemel, schijnbaar kalm en onveranderlijk. In feite, het schijnt niet altijd met uniforme helderheid, maar toont dimmingen en verhelderingen. Twee fenomenen alleen zijn verantwoordelijk voor deze fluctuaties:de magnetische velden op het zichtbare oppervlak en gigantische plasmastromen, opborrelen uit het binnenste van de ster. Een team onder leiding van het Max Planck Institute for Solar System Research in Göttingen meldt dit resultaat in de uitgave van vandaag Natuurastronomie . Voor de eerste keer, de wetenschappers zijn erin geslaagd om fluctuaties in helderheid te reconstrueren op alle tijdschalen die tot nu toe zijn waargenomen - van minuten tot decennia. Deze nieuwe inzichten zijn niet alleen belangrijk voor klimaatonderzoek, maar kan ook worden toegepast op verre sterren. En ze kunnen de toekomstige zoektocht naar exoplaneten vereenvoudigen.

Wanneer een exoplaneet voor zijn moederster passeert, de ster wordt kort donker. Zelfs op een afstand van vele lichtjaren, ruimtetelescopen registreren deze veranderingen – en detecteren zo de exoplaneten. In theorie. In praktijk, het is ingewikkelder, terwijl de helderheid van veel sterren fluctueert, vergelijkbaar met die van de zon.

Deze fluctuaties kunnen de signalen van passerende exoplaneten overlappen. "Echter, als we ons bewust zijn van de details van de intrinsieke helderheidsfluctuaties van de ster, exoplaneten kunnen met grote precisie worden gedetecteerd, ", zegt Alexander Shapiro van het Max Planck Institute for Solar System Research.

Shapiro en zijn collega's hebben met hun huidige paper een eerste stap in die richting gezet – met een gedetailleerde blik op een bijzondere ster:onze zon. Sinds het begin van het ruimtetijdperk, talloze ruimtevaartuigen hebben gedetailleerde gegevens opgeleverd die niet zijn beïnvloed door de verstoringen veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde.

Deze gegevens vormen een serieuze uitdaging voor elk model dat fluctuaties in stellaire helderheid beschrijft:kunnen de gemeten fluctuaties worden gereconstrueerd met behulp van een model? En is het mogelijk om de fluctuaties te koppelen aan de fysieke eigenschappen van de ster?

Een bijzondere moeilijkheid:de helderheid van onze zon varieert op zeer verschillende tijdschalen. Sommige fluctuaties hebben cycli van slechts enkele minuten; anderen, die een impact hebben op het klimaat op de lange termijn, kunnen alleen door onderzoekers over tientallen jaren worden vastgelegd. Een uniforme theorie die al deze tijdschalen omvat, ontbrak tot nu toe.

De krachttoer van de nieuwe studie ligt precies op dit punt. Het bewijst dat slechts twee verschijnselen bepalen hoe helder onze ster schijnt. Aan de ene kant zijn de hete plasmastromen die vanuit het binnenste van de zon opstijgen, afkoelen en weer wegzinken in de diepte. de hete, opstijgend materiaal is helderder dan het plasma dat al aan het oppervlak is afgekoeld.

Op deze manier, de stromen genereren een karakteristiek, snel veranderend patroon van lichte en donkere gebieden, bekend als granulatie. Typische structuren binnen dit granulaat zijn enkele honderden kilometers groot. "Granulatie veroorzaakt voornamelijk snelle helderheidsschommelingen, met tijdschalen van minder dan vijf uur, ", zegt Max Planck-onderzoeker en co-auteur Natalie Krivova.

Anderzijds, De variabele magnetische velden van de zon spelen een beslissende rol. Tijdens perioden van hoge activiteit, ze zijn op het zichtbare oppervlak van onze ster te herkennen aan donkere gebieden (zonnevlekken) en vooral heldere gebieden (faculae). In vergelijking met granulatie, beide structuren zijn erg groot; sommige zonnevlekken kunnen zelfs vanaf de aarde met het blote oog worden waargenomen. In aanvulling, variaties in hun aantal en vorm zijn aanzienlijk langzamer. Veranderingen in het magnetische veld van de zon leiden daarom tot helderheidsfluctuaties over tijdschalen van meer dan vijf uur.

Voor hun analyses de onderzoekers gebruikten gegevens die waren verkregen van instrumenten op de SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) en SDO (Solar Dynamics Observatory) ruimtesondes, die al jaren de helderheidspatronen en de magnetische velden op het oppervlak van de zon registreren. Met behulp van deze registers, waarvan sommige betrekking hebben op een periode van 19 jaar zonne-ontwikkeling, ze waren in staat om helderheidsfluctuaties te analyseren en deze op hun beurt te vergelijken met gemeten gegevens verkregen van PICARD en SOHO (verkregen door een ander instrument dan het magnetische veld geregistreerd).

Alle eerder gemeten helderheidsfluctuaties - zowel snel als zeer langdurig - kunnen op deze manier worden gereproduceerd. "De resultaten van onze studie laten ons zien dat we de bepalende parameters in ons model hebben geïdentificeerd, " concludeert Sami K. Solanki, Directeur van het Max Planck Institute for Solar System Research en tweede auteur van de studie. "Hierdoor kunnen we nu Tenslotte, om de helderheidsfluctuaties van andere sterren te modelleren."