Fjern stjerne giver unik indsigt i Solen

Vores Sol har altid været en gåde for verdens videnskabsfolk.

For eksempel er forståelsen af fysikken bag Solens dynamo, altså, de kræfter, der driver Solens 11-årige cyklus, stadig meget mangelfuld.

Derudover mangler vi stadig at finde ud af, hvordan Solen påvirker klimaet på Jorden.

Men takket være et forskerhold, ledet af en dansk astrofysiker, forstår vi nu Solen lidt bedre.

»Det her er et kvantespring fremad i vores forståelse af Solens cyklus. Vores resultater er en forløsning af 10 års arbejde,« siger Christoffer Karoff, der er hovedforfatter på studiet.

De nye målinger kan hjælpe med at forbedre modeller, som forskerne bruger til at bestemme Solens lysstyrke tilbage i tiden.

Og det er nødvendigt for at forstå, hvordan ændringer i Solens aktivitet påvirker Jordens klima, siger Christoffer Karoff, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet.

»Det gør os i stand til at forstå klimaet bedre, men det gør os også i stand til at forstå tidligere istider og potentielt fremtidige istider bedre,« tilføjer han.

»En Rosettasten for forståelsen af vores Sol«

Gennem 10 år har forskerholdet undersøgt en stjerne, der til forskernes held ligner vores egen Sol utroligt meget.

De to stjerner minder om hinanden i både masse, radius og alder.

Det ved vi fra jordbaserede observationer helt tilbage fra 1978 og fra Kepler-rumsonden, der fra år 2009 til 2013 observerede stjernen.

Ifølge Christoffer Karoff fungerer stjernen som nøgle til en dybere forståelse af vores Sol.

»Den unikke kombination af en stjerne, der er stort set identisk med Solen, og som har en cyklus, der er observeret både med Kepler-rumsonden og fra Jorden, gør denne stjerne til en 'Rosettasten' (sten, der blev nøglen til at forstå egyptiske hieroglyffer, red.) for vores forståelse af dynamoer i Sol-lignende stjerner,« siger Christoffer Karoff.

Forskellig kemi i de to stjerner

Men faktisk er det ikke der, hvor de to stjerner er ens, men der, hvor de er vidt forskellige, at vi for alvor lærer noget.

Den fjerne stjerne har nemlig en anden kemisk sammensætning, der består af tungere grundstoffer, end Solen.

Samtidig har Solen en cyklus på 11 år, mens stjernens cyklus kun er 7,4 år. En cyklus defineres af de sorte pletter, der kommer og går i løbet af Solens eller stjernens cyklus.

Det får forskerne til at pege på, at det er den kemiske sammensætning, der er afgørende for stjerners forskellige cyklusser.

Potentielt ny istid på vej

Der hersker flere teorier om, at vi går en ny istid i møde, fordi Solen er på vej ind i et nyt 'Maunder Minimum' (se faktaboks).

Antallet af sorte pletter på Solen ændrer sig i takt med den 11-årige cyklus, men der forekommer også perioder som Maunder Minimummet i 1650-1700, hvor der slet ikke er nogle pletter.

Forskere har mistænkt lignende perioder for at kunne forårsage små istider, fordi vi ved, at der i 1645-1700-tallet var en lille istid i Nordeuropa, forklarer Christoffer Karoff.

Ingen ved dog, om det blot var en tilfældighed, eller om der rent faktisk var en sammenhæng mellem de to, siger Christoffer Karoff.

Han tilføjer, at det mysterium var en af grundene til, at han i sin tid valgte at forske i stjernecyklusser og solpletter.

»Antallet af pletter på Solen er generelt stigende fra omkring år 1900 og frem til omkring 2000, hvilket ikke bare falder sammen med øgede temperaturer, men også en øget CO₂-udledning. Spørgsmålet er derfor, hvor stort det relative bidrag til ændringer i klimaet er fra Solen i forhold til bidraget fra den øgede drivhuseffekt som følge af vores brug af fossile brændstoffer,« siger han.

Vækker begejstring blandt andre astrofysikere

Videnskab.dk har talt med to forskere, der ikke har været været med i studiet, for at høre deres reaktioner.

Studiet er både interessant og yderst relevant for fremtidig forskning i Solen, mener stjerneforsker Heidi Korhonen.

»Der er aldrig før blevet forsket så detaljeret i en anden stjernecyklus, som forskerholdet har præsteret. Og det er vigtigt at forstå andre stjerner og hele mekanismen bag, hvordan stjernerne skaber sine magnetfelter,« siger hun og tilføjer:

»Resultaterne af studiet er yderst relevante, fordi de klarlægger, hvad sammensætningen af en stjerne betyder for dens cyklus og dermed adfærd, for eksempel hvilken mængde energi den udsender,« siger Heidi Korhonen, lektor ved DARK på Niels Bohr Institutet.

Også astrofysiker Henrik Svensmark, som har forsket i Solen, mener, at studiet er spændende.

»Studiet giver ny viden om Sol-lignende stjerner og er med til at give en bedre en ide om, hvordan og hvorfor aktiviteten af Solen varierer, som den gør,« siger Henrik Svensmark, Institut for Rumforskning og Rumteknologi, Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Henrik Svensmark står bag den meget omstridte teori for Solens påvirkning af Jordens klima, som vi blandt andet har skrevet om her, og her.

Stadig usikkert, hvilken effekt Solen har på klimaet

Heidi Korhonen mener, at der skal yderligere forskning til, før vi kan sige noget endeligt om Solens effekt på klimaforandringer på Jorden.

»Studiet kan ikke hjælpe os til at forstå klimaforandringer, men det hjælper os til at forstå, hvordan magnetfeltet i stjerner overordnet er dannet,« siger hun.

Ifølge Christoffer Karoff er det næste skridt at indsamle data fra flere stjerner.

Det bliver aktuelt i marts måned 2018, hvor en ny satellit ved navn TESS bliver sendt op.

Det er en NASA MIT-mission, som både Aarhus Universitet og DTU er involveret i, og den vil kigge på de klareste stjerner på himlen.

»Gennem 40 års observationer fra teleskoper på Jorden kender vi omkring 60 stjerner, der har cyklusser ligesom Solens 11-årige cyklus. Observationerne fra TESS vil gøre os i stand til at bruge astero-seismologi til at bestemme, hvilke af disse stjerner der minder om Solen i masse, størrelse og alder,« siger Christoffer Karoff.

Studiet er publiceret i det videnskabelige tidsskrift The Astrophysical Journal.