De vlekken op het oppervlak van de zon komen en gaan met een 11-jarige periodiciteit die bekend staat als de zonnecyclus. De zonnecyclus wordt aangedreven door de zonnedynamo, die een samenspel is tussen magnetische velden, convectie en rotatie. Echter, ons begrip van de fysica die ten grondslag ligt aan de zonnedynamo is verre van compleet. Een voorbeeld is het zogenaamde Maunder Minimum, een periode in de 17e eeuw, waar vlekken gedurende een periode van meer dan 50 jaar bijna van het oppervlak van de zon verdwenen.

Nutsvoorzieningen, een groot internationaal team onder leiding van Christoffer Karoff van de universiteit van Aarhus heeft een ster gevonden die licht kan werpen op de fysica die ten grondslag ligt aan de zonnedynamo. De ster bevindt zich op 120 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Cygnus, en aan de oppervlakte, het lijkt net de zon. Het heeft dezelfde massa, straal en leeftijd, maar de chemische samenstelling van de ster is heel anders. Het bestaat uit ongeveer twee keer zoveel zware elementen als in de zon.

Het team is erin geslaagd observaties van het Kepler-ruimtevaartuig te combineren met observaties op de grond die teruggaan tot 1978, waardoor een cyclus van 7,4 jaar in deze ster wordt gereconstrueerd. "De unieke combinatie van een ster die bijna identiek is aan de zon, behalve de chemische samenstelling, met een cyclus die is waargenomen vanuit zowel het Kepler-ruimtevaartuig als vanaf de grond, maakt deze ster een Rosetta-steen voor de studie van stellaire dynamo's, ", legt Karoff uit.

Zware elementen maken de ster meer variabel

Door fotometrische, spectroscopische en asteroseismische gegevens, het team verzamelde de meest gedetailleerde reeks waarnemingen voor een zonne-achtige cyclus in een andere ster dan de zon. De waarnemingen onthulden dat de amplitude van de cyclus die in het magnetische veld van de ster wordt gezien, meer dan twee keer zo sterk is als wat we op de zon zien, en de cyclus is nog sterker in zichtbaar licht.

Hierdoor kon het team concluderen dat meer zware elementen een sterkere cyclus maken. Gebaseerd op modellen van de fysica die plaatsvindt in het diepe binnenste en de atmosfeer van de ster, het team was ook in staat om een ​​verklaring voor te stellen voor de sterkere cyclus. Werkelijk, ze kwamen met een tweedelige verklaring. Eerst, de zware elementen maken de ster ondoorzichtiger, die het energietransport diep in de ster verandert van straling naar convectie. Dit maakt de dynamo sterker, die zowel de amplitude van de variabiliteit in het magnetische veld als het rotatiepatroon nabij het oppervlak beïnvloedt. Dit laatste effect werd ook gemeten. Tweede, de zware elementen beïnvloeden de processen aan het oppervlak en in de atmosfeer van de ster. specifiek, het contrast tussen diffuse heldere gebieden, faculae genaamd, en de stille zonneachtergrond neemt toe naarmate de mix van zware elementen toeneemt. Dit maakt de cyclische fotometrische variabiliteit van de ster sterker.

Kan ons helpen begrijpen hoe de zon ons klimaat beïnvloedt

De nieuwe studie kan ons helpen begrijpen hoe de straling van de zon in de loop van de tijd is veranderd, die waarschijnlijk een effect zal hebben op ons klimaat. In het algemeen wordt speciale aandacht besteed aan het Maunder Minimum, die samenviel met een periode van relatief koud klimaat, vooral in Noord-Europa. De nieuwe metingen vormen een belangrijke beperking voor de modellen die proberen de zwakke activiteit en mogelijk verminderde helderheid van de zon tijdens het Maunder-minimum te verklaren.