NEŠTO se čudno događa sa Suncem. Do sada je gotovo svaki dan u 2022. izbacivalo baklje i koronalne izbačaje mase, od kojih su neke bile najmoćnije erupcije koje se mogu dogoditi na našoj zvijezdi.

Erupcije na Suncu nisu same po sebi čudne. Do njih dolazi redovito dok prolazi kroz razdoblja visoke i niske aktivnosti, u ciklusima koji traju otprilike 11 godina. No trenutna aktivnost znatno je veća od službenih predviđanja NASA-e i NOAA-e za sadašnji solarni ciklus, a solarna aktivnost je konstantno premašivala predviđanja još u rujnu 2020.

"Ne možemo pouzdano predvidjeti solarne cikluse. Ne razumijemo u potpunosti solarni dinamo, koji generira magnetska polja koja se vide na površini kao sunčeve pjege i koja proizvode baklje. Ovo je jedan od izvanrednih problema u astrofizici, stoga nije iznenađujuće da ne možemo imati točna predviđanja", rekao je za Science Alert solarni astrofizičar Michael Wheatland sa Sveučilišta Sydney u Australiji.

No ako ne možemo imati točna predviđanja, dolazi do problema. Što ako svoja predviđanja temeljimo na pogrešnoj metrici? Možda moramo promijeniti način na koji promatramo našu zvijezdu.

Solarni ciklusi

Solarni ciklusi imaju ogroman utjecaj na Sunčev sustav, ali ih relativno slabo razumijemo. Znanstvenici smatraju da su vjerojatno povezani sa solarnim magnetskim poljem. Otprilike svakih 11 godina Sunčevi magnetski polovi se okreću, sjeverni postaje južni i obrnuto. Ta situacija se podudara s onim što je poznato kao solarni maksimum, kada Sunce izbacuje najviše baklji i koronalne mase (CME) te ima najviše pjega.

Nakon toga dolazi razdoblje smirivanja aktivnosti, a poslije opet kreće razdoblje solarnog maksimuma. Sada je naša zvijezda upravo u toj fazi, 25. otkako smo počeli bilježiti.

Ciklusi aktivnosti karakteriziraju se i predviđaju na temelju jednog faktora: broja sunčevih pjega. To su privremena područja u kojima su magnetska polja posebno jaka, što potiče erupciju baklji i CME-a. Mi pjege vidimo kao tamne mrlje jer magnetsko polje inhibira protok vruće plazme, a regije su kasnije hladnije i tamnije od okoline.

Solarni fizičar Scott McIntosh, iz američke Nacionalne agencije za istraživanje oceana i atmosfere (NOAA), smatra da predviđanje solarnih ciklusa na temelju broja sunčevih pjega nije najbolji model.

"Ciklus sunčevih pjega nije primarna stvar. A u udžbenicima i znanstvenoj zajednici se to predstavlja kao glavni pokazatelj. No to je sekundarno", rekao je McIntosh.

"Primaran je Haleov ciklus, 22-godišnji magnetski ciklus. A ciklus sunčevih pjega je samo djelić ove veće slike", dodao je.

Haleov ciklus otkrio je početkom 20. stoljeća američki astronom George Ellery Hale. Sastoji se od dva ciklusa sunčevih pjega u trajanju od 11 godina – vrijeme koje je potrebno da se polovi dvaput zamijene i vrate u svoje prvobitne položaje.

Ovaj se ciklus opaža u brojnim fenomenima: promjenjivim magnetskim polaritetima sunčevih pjega i solarnih magnetskih polova, kao i intenzitetu galaktičkih kozmičkih zraka.

Naime, sunčeva aktivnost otežava kozmičkim zrakama da dođu do Zemlje, a neparni i parni solarni ciklusi imaju različite valne oblike kozmičkog zračenja. To se pripisuje polaritetu solarnog magnetskog polja.

Problem sunčevih pjega

Treba napomenuti da zapravo nemamo sasvim jasnu sliku o tome što se događa unutar Sunca. Smatra da solarno magnetsko polje generira dinamo unutar zvijezde; rotirajuća, konvektivna i električno vodljiva tekućina koja pretvara kinetičku energiju u onu magnetsku.

Ako je tako, što onda uzrokuje sunčeve pjege? Pa, prema trenutnim modelima, oni su povezani s rotacijom Sunca. Sunčev ekvator rotira brže od polova. Kada se susreću s rotacijom Sunca, magnetske linije se rastežu i petljaju stvarajući pritom privremena, lokalizirana područja jakih magnetskih polja, odnosno sunčeve pjege.

To se, prema McIntoshu, temelji na pasivnosti magnetskog polja.

"Imate vrlo složen sustav unutar Sunca. Kao i svi fizički sustavi, radimo pojednostavljenja ili aproksimacije kako bismo pokušali razumjeti što se događa", objasnio je.

"Prije oko 60 godina napravili su aproksimaciju s magnetskim poljima. Stoga, kada se Sunce rotira, taj proces pokreće cirkulaciju, zagrijavanje atmosfere pokreće cirkulaciju, a uz svu tu cirkulaciju, magnetska polja se s njom protežu", dodao je McIntosh.

Modeli koji demonstriraju ovaj proces vrlo su dobro usklađeni s podacima promatranja sunčevih pjega. No prema McIntoshu i njegovim kolegama, to je zato što je model stvoren da objasni upravo to i samo to. Postoji i alternativno objašnjenje - sunčeve pjege su interferentni uzorak, generiran magnetskim poljima preklapajućih Haleovih ciklusa.

Napravili bolji model?

McIntosh i njegovi kolege prvi su primijetili obrazac koji se pojavljuje u podacima o sunčevim pjegama 2011. godine i uočili preklapanje u takozvanim dijagramima leptira koji prikazuju pojavu sunčevih pjega prema geografskoj širini tijekom vremena. Nakon toga su potražili i proučili sve povijesne podatke o sunčevim pjegama do kojih su mogli doći.

Otkrili su da se ovo preklapanje konstantno ponavlja. Pred kraj jednog ciklusa sunčevih pjega, kako se pjege pojavljuju sve bliže i bliže ekvatoru, pojava pjega sljedećeg ciklusa može se promatrati na srednjim geografskim širinama.

To je indikativno, otkrili su istraživači, za suprotno polarizirane pojaseve magnetske aktivnosti koji prolaze kroz Sunce u ciklusima, oni bi bili odgovorni za ciklus sunčevih pjega, a ne da ih one potiču. Štoviše, ciklusi mogu biti u interakciji - kada se dva ciklusa suprotnog polariteta preklapaju, oni interferiraju jedno s drugim.

Rezultat toga je da magnetski sustavi međusobno inhibiraju nastanak sunčevih pjega i nastaje razdoblje minimalne aktivnosti sunčevih pjega.

"Ciklus sunčevih pjega rezultat je interakcije između ovih većih magnetskih ciklusa. Drugim riječima, to je poput uzorka interferencije. Magnetska polja se cijelo vrijeme pokušavaju međusobno poništiti", rekao je McIntosh.

Potrebno više podataka

Na temelju nalaza "interferencijskog uzorka", McIntosh i njegov tim došli su do predviđanja solarnog ciklusa koje je više u skladu s trenutnim opažanjima od onih službenih koji se temelje na broju sunčevih pjega.

No stručnjaci još uvijek ne znaju što pokreće linije magnetske aktivnosti na Suncu; moguće je da su uzrok gravitacijski valovi, ali za sada nemamo dovoljno informacija da to potvrdimo.

"Ideje Scotta McIntosha su zanimljive, a njegovo predviđanje za 25. ciklus bolje je od službenih. No sumnjam da imaju veću prediktivnu moć od drugih pristupa", smatra Wheatland

Da bismo saznali više, trebat će nam više podataka i više analiza, za što će trebati vremena.

Istraživanje naziva Deciphering Solar Magnetic Activity: The Solar Cycle Clock objavljeno je u časopisu Frontiers in Astronomy and Space Sciences.