太阳内部结构会发生周期性变化

据欧洲新闻社3月4日报道，英国伯明翰大学和美国耶鲁大学的科学家分析了超过40年的天文数据，发现太阳内部结构从一个太阳活动周期极小期到下一个周期会发生微妙变化。他们将研究成果发表在英国《皇家天文学会月刊》上，并揭示了即使是太阳磁活动的微小差异也会在太阳内部产生可探测的变化。

太阳大约每11年经历一个磁活动周期，在“太阳活动极小期”期间最为平静：黑子较少，磁场较弱，表面也更为均匀。

天体物理学家利用遍布全球的六台望远镜组成的“伯明翰太阳振荡网络”（BiSON）的观测数据，分析了太阳在第21至25太阳周期中的四个最平静时期内部发生的情况。

研究人员分析了太阳内部的微小振动（由被困住的声波形成，使太阳温和振荡），以推断其表面下发生的变化。这是首个通过太阳振荡（即日震学）比较四个连续太阳活动极小期的研究。

他们寻找氦发生二次电离时产生的声波中的独特“间断”、声速的变化，并将观测结果与内部条件略有改变的太阳模型预测进行了比较。

通过研究，他们发现2008/2009年发生的第23至24周期之间的极小期（这是有记录以来最安静、最长的极小期之一）与其他三个极小期相比，表现出显著不同的内部状况。

该周期中氦“间断”显著增大，表明存在真实的结构性差异。太阳在其外层表现出更高的声速，这意味着更高的气压和温度，以及更低的磁场。

伯明翰大学的比尔·查普林教授评论道：“我们首次能够清晰地量化太阳内部结构如何从一个周期极小期变化到下一个。太阳外层在活动周期中会发生微妙变化，我们发现深度、安静的极小期会留下可测量的内部印记。”

研究人员的发现可能有助于预测未来的活动周期。这之所以重要，是因为太阳活动会影响空间天气：能量爆发可能对地球产生重大影响。空间天气可能导致无线电通信中断、GPS误差、电网故障以及通信卫星受损。

耶鲁大学的萨巴尼斯·巴苏教授补充道：“揭示太阳在这些平静时期表面下的行为很重要，因为这种行为强烈影响着随后周期中活动水平的积累方式。”

查普林总结道：“我们的工作展示了长期恒星地震观测的力量。借助未来如欧洲航天局的‘柏拉图’号空间望远镜等任务，本研究中采用的技术可以应用于其他类似太阳的恒星，帮助我们更好地了解它们的活动变化以及它们如何影响周围环境，包括它们可能拥有的行星。”

BiSON由伯明翰大学太阳、恒星和系外行星研究小组运行，并得到英国科技设备委员会的资助。这个由全球远程操作地面望远镜组成的网络提供了对太阳振荡的连续监测，是对太阳周期真正全球性的研究。