Superblus er meget kraftige eksplosioner observeret på stjerner med en energi ti tusind gange højere end energien fra typiske soludbrud . Stjerner af denne klasse opfylder de betingelser, der gælder for solceller , og forventes at være stabile i meget lang tid. De oprindelige ni kandidater blev opdaget ved forskellige metoder. Ingen systematisk forskning var mulig før opsendelsen af Kepler-satellitten , som over en lang periode observerede et meget stort antal stjerner af soltypen med meget høj nøjagtighed. Denne undersøgelse viste, at en lille brøkdel af stjernerne producerede stærke udblæsninger, 10.000 gange kraftigere end de stærkeste udblæsninger kendt fra Solen . I mange tilfælde var der flere superblus på den samme stjerne. Yngre stjerner blussede hyppigere end ældre, men stærke udblæsninger er også blevet observeret på ældre stjerner som Solen .
Alle superflare stjerner udviser kvasi-periodiske lysstyrkevariationer , tolket som meget store stjernepletter , der roterer på overfladen af racerne. Spektroskopiske undersøgelser fandt spektrallinjer, der var klare indikatorer for kromosfærisk aktivitet forbundet med stærke og omfattende magnetfelter. Dette tyder på, at superudbrud kun adskiller sig i skala fra soludbrud .
Der er blevet gjort forsøg på at detektere tidligere soludbrud fra nitratkoncentrationer i polarisen (denne metode viste sig senere ikke at virke), fra historiske observationer af nordlys og fra de radioaktive isotoper , der kan produceres af solenergipartikler. Selvom tre begivenheder (774 e.Kr., 994 e.Kr. og 660 f.Kr.) forbundet med ekstreme soludbrud er blevet fundet af kulstof-14i registreringer
Solar superblus vil have drastiske konsekvenser, især hvis de opstår som successive begivenheder. Da de kan forekomme i stjerner af samme alder, masse og sammensætning som Solen , kan disse begivenheder ikke udelukkes. Imidlertid viser analyse af data om kosmogene isotoper, at der ikke har været sådanne udbrud på Solen i de sidste ti tusinde år. Imidlertid er superblus af soltypen meget sjældne og forekommer i stjerner med mere magnetisk aktivitet end Solen ; hvis der opstår solsuperudbrud, kan de forekomme i veldefinerede episoder, der optager en lille brøkdel af tiden.
Superblus på stjerner er ikke det samme som flare af en stjerne, som normalt er en rød dværg af en meget sen spektral type. Udtrykket er begrænset til store forbigående hændelser på stjerner, der opfylder følgende betingelser [1] :
Faktisk kan sådanne stjerner betragtes som analoger til Solen. I første omgang blev ni superflare stjerner opdaget, nogle af dem meget lig Solen .
Det originale papir [1] identificerede ni kandidatobjekter:
| Stjerne | Spektrum. klasse | V(mag) | Bestemmelsesmetode | Flash Amplitude | Holdbar | Energi ( erg ) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Groombridge 1830 | G8V | 6,45 | fotograf. | ΔB = 0,62m | 18 min | E B ~10 35 |
| Kappa¹ Kita | G5 V | 4,83 | spektroskop. | EW(He) = 0,13Å | ~ 40 min | E~2×10 34 |
| MT Taurus | G5 V | 16.8 | fotograf. | ΔU = 0,7m | ~ 10 min | E U ~10 35 |
| Pi¹ Ursa Major | G1.5 Vb | 5,64 | røntgen. | L X \u003d 10 29 erg / sek | >~ 35 min | E X \u003d 2 × 10 33 |
| S Ovne | G1V | 8,64 | visuel | ∆V ~ 3m | 17 - 367 min | E V ~2×10 38 |
| BD +10°2783 | G0 V | 10,0 | røntgen. | L X \u003d 2 × 10 31 erg / s | ~49 min | E X >>3×10 34 |
| Omicron Eagle | F8V | 5.11 | fotometer. | ∆V = 0,09m | ~ 5 – 15 dage | E BV ~9×10 37 |
| 5 slanger | F8 IV-V | 5.06 | fotometer. | ∆V = 0,09m | ~ 3 – 25 dage | E BV ~7×10 37 |
| UU North Crown | F8V | 8,86 | fotometer. | ∆I = 0,30m | >~ 57 min | Vælg ~ 7×10 35 |
Observationerne varierer for hvert objekt. Nogle af disse er røntgenmålinger , andre er visuelle, fotografiske , spektroskopiske eller fotometriske . Begivenhedsenergierne spænder fra 2×10 33 til 2×10 38 erg .
Kepler-rumobservatoriet er et instrument designet til at søge efter planeter ved hjælp af transitmetoden. Fotometeret overvåger konstant lysstyrken af 150.000 stjerner i et fast område af himlen (i stjernebillederne Cygnus , Lyra og Draco ) for at registrere ændringer i lysstyrken forårsaget af planeter , der passerer foran stjerneskiven. Mere end 90.000 gule dværge ( svarende til Solen ) på hovedsekvensen spores af fotometeret . Det observerede område svarer til cirka 0,25 % af hele himlen. Fotometeret er følsomt over for bølgelængder på 400-865 nm og dækker hele det synlige spektrum og en del af det infrarøde område . Den fotometriske nøjagtighed opnået af Kepler er typisk 0,01 % (0,1 mmA) for et 30-minutters integrationstidsinterval for stjerner af 12. størrelsesorden.
Høj nøjagtighed, et stort antal observerbare stjerner og en lang observationsperiode gør Kepler ideel til at detektere superblus. Undersøgelser offentliggjort i 2012 og 2013 involverede 83.000 stjerner over en periode på 500 dage (det meste af dataanalysen blev udført med fem nybegyndere) [2] [3] [4] . Stjerner blev udvalgt fra Kepler- kataloget , så de har T eff ( effektiv temperatur ) mellem 5100 og 6000 K (solværdi 5750 K ) for at finde stjerner af lignende spektraltype som Solen , og overfladetyngdekraft log g>4,0 for at eliminere undergiganter og kæmper . Spektraltyper spænder fra F8 til G8. Dataintegrationsintervallet var 30 minutter i den oprindelige undersøgelse. 1547 superblus blev detekteret på 279 stjerner af soltypen. De mest intense hændelser øgede stjernernes lysstyrke med 30 % og havde en energi på 10 36 erg . Glimt af hvidt lys på Solen ændrer lysstyrken med omkring 0,01 %, og de kraftigste blink har en synlig lysenergi på omkring 10 32 erg . (Alle disse energier er i det optiske emissionsbånd og er derfor nedre grænser, da noget energi udsendes ved andre bølgelængder.) De fleste af begivenhederne var meget mindre energiske med flare-amplituder under 0,1 % tilsyneladende størrelse og energier under 2×10 33 erg detekteret med 30 minutters intervaller. Opblussene havde en hurtig vækst efterfulgt af et eksponentielt henfald på en tidsskala på 1-3 timer. De mest kraftfulde hændelser svarede til energier ti tusind mere end de største udbrændinger observeret på Solen . Nogle stjerner blussede meget hyppigt: En stjerne flammede op 57 gange på 500 dage, med en gennemsnitlig hastighed på en gang hver niende dag. For flarestatistik faldt antallet af flares med energi E cirka som E −2 , hvilket svarer til soludbrud. Opblussens varighed steg med stigningen i dens energi, igen i overensstemmelse med Solens adfærd .
Nogle Kepler -data samples på et minuts interval, selvom et fald i nøjagtigheden er uundgåeligt [5] . Brug af disse data på en lille prøve af stjerner afslører udbrud, der er for korte til at kunne detekteres pålideligt over et 30-minutters interval, hvilket tillader detektering af begivenheder med energifrigivelser så lave som 10 32 erg , sammenlignelige med de klareste udbrud på Solen . Hændelseshastigheden som funktion af energi er beskrevet af effektloven E −n , når den udvides til lavere energier, hvor n er omkring 1,5. Med denne tidsmæssige opløsning viser nogle superflares flere toppe med 100 til 1000 sekunders mellemrum, igen sammenlignelige med soludbrudspulseringer . Stjernen KIC 9655129 viste to perioder, 78 og 32 minutter hver, hvilket indikerer magnetohydrodynamiske svingninger i flareområdet [6] . Disse observationer viser, at superblus kun adskiller sig i skala, ikke type, fra soludbrud.
Stjerner, der oplever superblus, viser en kvasi-periodisk ændring i lysstyrke, hvilket tolkes som bevis på udseendet af stjernepletter , der roterer på stjernen. Dette gør det muligt at estimere stjernens rotationsperiode: værdier varierer fra mindre end en dag til snesevis af dage (værdien for Solen er 26 dage). På Solen viser radiometrisk overvågning fra satellitter, at store solpletter kan reducere lysstyrken med 0,2 %. I stjerner, der oplever superblus, er de mest almindelige lysstyrkeudsving 1-2%, selvom de kan være så høje som 7-8%, hvilket tyder på, at arealet af stjernepletter kan være meget større end i Solen . I nogle tilfælde kan ændringer i lysstyrke kun modelleres af en eller to store stjernepletter, selvom ikke alle tilfælde er så enkle. Stjernepletter kan være grupper af mindre pletter eller enkelte kæmpepletter.
Udbrud er mere almindelige i stjerner med korte rotationsperioder. Energien fra de største flare er dog ikke relateret til rotationsperioden. Stjerner med længere menstruation har også meget hyppigere udbrud; de har også en tendens til at få mere energiske udbrud. Store variationer kan detekteres selv i de langsomst roterende stjerner: en stjerne havde en rotationsperiode på 22,7 dage, og variationer tyder på pletdækning på 2,5 % af overfladen, mere end ti gange den maksimale solværdi. Ved at estimere størrelsen af stjernepletter ud fra ændringen i amplitude og antage solværdier for magnetiske felter i pletter (1000 gauss ), kan man estimere den tilgængelige energi: i alle tilfælde er der energi nok til at drive selv de største observerbare udbrud . Dette tyder på, at superudbrud og soludbrud har næsten samme mekanisme.
For at afgøre, om der kan forekomme superblus på Solen , er det vigtigt at indsnævre definitionen af sollignende stjerner . Når temperaturområdet er opdelt i stjerner med T eff over og under 5600 K (tidlige og sene stjerner af G-typen), er der omtrent dobbelt så stor sandsynlighed for, at stjerner med lav temperatur udviser superflareaktivitet som stjerner af soltypen . Hvad angår stjerner, der oplever udbrud, er deres udbrudsfrekvens (antal pr. stjerne pr. år) omkring fem gange højere for stjerner af sen type. Det er velkendt, at både rotationshastigheden og den magnetiske aktivitet af en stjerne falder med alderen i stjerner af G-typen. Flare-stjerner opdeles i hurtigt og langsomt roterende, og deres flare-evaluering bruger en rotationsperiode beregnet ud fra lysstyrkevariationer: de hurtigst roterende (og formodentlig de yngste) stjerner viser en høj sandsynlighed for aktivitet: især stjerner, der roterer med en periode på mindre end 10 dage, er sandsynligheden for forekomst af aktivitet 20-30 gange højere. Der er dog påvist 44 superblus på 19 stjerner med temperaturer svarende til Solen og rotationsperioder på mere end 10 dage (ud af 14.000 undersøgte stjerner); fire superblus med energier i området 1-5×10 33 erg blev detekteret på stjerner, der roterede langsommere end Solen (ca. 5000 i prøven). Energifordelingen af udbrud har den samme form for alle klasser af stjerner: Selvom stjerner som Solen har en lavere udstrålingssandsynlighed, har de samme andel af meget energiske udbrud som yngre, køligere stjerner.
Kepler - dataene blev også brugt til at søge efter flares på stjerner senere end G. En prøve på 23.253 stjerner med en effektiv temperatur T eff mindre end 5150 K og overfladetyngdekraft log g>4,2 blev undersøgt, hvilket svarer til hovedsekvensstjerner senere end K0V for at søge efter flares inden for 33,5 dage [7] . 373 stjerner blev identificeret som havende tilsyneladende udbrud. Nogle stjerner havde kun ét blink, mens andre havde op til femten. De stærkeste hændelser øgede stjernens lysstyrke med 7-8%. Dette er ikke radikalt forskelligt fra den maksimale lysstyrke af udstrålinger på stjerner af G-type; men da K- og M-stjerner er mindre lysende end type G, tyder det på, at udstrålingerne fra disse stjerner er mindre energiske. Sammenligner man de to undersøgte klasser af stjerner, ser det ud til, at M -stjerner blusser hyppigere end K-stjerner , men varigheden af hvert udbrud har en tendens til at være kortere. Det er umuligt at drage nogen konklusioner om den relative andel af G- og K-stjerner, der viser superudbrud, eller om hyppigheden af udbrud på de stjerner, der udviser en sådan aktivitet, da algoritmerne og kriterierne for at detektere udbrud i disse to undersøgelser er meget forskellige.
De fleste (men ikke alle) orange dværge og røde dværge viser de samme kvasi-periodiske lysstyrkeændringer som gule dværge . Der er en tendens til mere energiske udbrud på mere variable stjerner; flare frekvens er dog svagt relateret til variabilitet.
Da der blev opdaget superblus på stjerner af soltypen , blev det foreslået [8] at disse udbrud kunne være forårsaget af vekselvirkningen mellem stjernens magnetfelt og magnetfeltet på en kæmpeplanet, der kredsede så tæt på stjernen, at magnetfelterne ville være koblet. Rotation og/eller orbital bevægelse vil vride de magnetiske felter, indtil rekonfigurationen af felterne forårsager en eksplosiv frigivelse af energi. Canis Hound RS-variablerne er tætte binære systemer med omløbsperioder fra 1 til 14 dage, hvor en F- eller G-type hovedsekvensstjerne er den primære, og med stærk kromosfærisk aktivitet i alle orbitale faser. Disse systemer har lysstyrkevariationer, der tilskrives store solpletter på den primære stjerne; nogle viser store udbrud, der menes at være forårsaget af magnetisk rekonfiguration. En ledsager i et sådant system er tæt nok på at snurre stjernen med tidevandsinteraktioner.
En gasgigant ville dog ikke være massiv nok til at gøre dette, og efterlade en stjernes forskellige målbare egenskaber (rotationshastighed, kromosfærisk aktivitet) uændrede. Hvis kæmpen og den primære stjerne var tæt nok på, at magnetfelterne kunne kobles sammen, ville planetens kredsløb sno de magnetiske feltlinjer, indtil konfigurationen blev ustabil, ledsaget af et kraftigt udbrud af energi i form af et udbrud. Kepler opdagede flere gasgiganter tæt på kredsløb, kendt som varme Jupiters . Undersøgelser af to sådanne systemer har vist periodiske variationer i den kromosfæriske aktivitet af primær synkronisering, synkroniseret med satellittens periode.
Ikke alle planetariske transitter kan detekteres af Kepler , da planetbanen kan være ude af syne fra Jorden . Imidlertid er den varme Jupiters kredsløb så tæt på den primære, at sandsynligheden for transit er omkring 10%. Hvis superblus var forårsaget af nærliggende planeter, skulle de 279 opdagede flarestjerner have omkring 28 transitsatellitter; men ingen af dem viste beviser for sådanne transitter, i virkeligheden udelukkede denne forklaring.
Spektroskopiske undersøgelser af superblus gør det muligt at bestemme deres egenskaber mere detaljeret i håbet om at opdage årsagen til flares. De første undersøgelser blev udført ved hjælp af spektrografen ved Subaru- teleskopet på Hawaii [9] [10] . Omkring 50 stjerner af soltypen, som Keplers observationer har vist at udviser superflare-aktivitet, er blevet undersøgt i detaljer. Af disse var kun 16 enten binære stjerner eller spektroskopiske binære stjerner ; de blev udelukket fra undersøgelsen, da nærliggende binære systemer ofte er aktive, mens der i tilfælde af binære stjerner er mulighed for aktivitet på deres satellitter. Spektroskopi tillader nøjagtig bestemmelse af effektiv temperatur, overfladetyngdekraft og overflod af grundstoffer, der er tungere end helium (" metallicitet "); de fleste af de 34 enkeltstjerner viste sig at være stjerner, der lå på hovedsekvensen af spektral type G og sammensætning svarende til Solens. Fordi egenskaber som temperatur og overfladetyngdekraft ændrer sig i løbet af en stjernes liv, gør teorien om stjerneudvikling det muligt at estimere en stjernes alder: i de fleste tilfælde er alderen mere end et par hundrede millioner år. Dette er vigtigt, fordi meget unge stjerner er kendt for at være meget mere aktive. Ni stjerner passer til den snævrere soltypedefinition givet ovenfor, med temperaturer på over 5600 K og rotationsperioder på over 10 dage; nogle har haft menstruation længere end 20 eller endda 30 dage. Kun fem ud af 34 kan beskrives som hurtigt roterende stjerner.
LAMOST- observationer er blevet brugt til at måle den kromosfæriske aktivitet af 5648 sollignende stjerner i Kepler -feltet , inklusive 48 superflares [11] . Disse observationer viser, at stjernernes superblus har en tendens til at have større kromosfæriske udstødninger end andre stjerner, inklusive Solen. Der findes dog superudbrud på stjerner med aktivitetsniveauer under eller sammenlignelige med Solen , hvilket tyder på, at soludbrud og superudbrud højst sandsynligt har samme oprindelse. Det meget store ensemble af sollignende stjerner , der er inkluderet i denne undersøgelse, giver detaljerede og pålidelige skøn over forholdet mellem kromosfærisk aktivitet og forekomsten af superblus.
Alle stjerner udviste kvasi-periodiske lysstyrkevariationer fra 0,1 % til næsten 10 %, hvilket forklares ved rotation af store stjernepletter [12] . Når der findes store pletter på en stjerne, bliver kromosfærens aktivitetsniveau højt; især dannes store kromosfæriske flokke omkring solpletgrupper . Det er kendt, at intensiteten af visse sol- og stjernelinjer genereret i kromosfæren , især linjerne af ioniseret calcium (Ca II) og hydrogen Hα-linjen , er indikatorer for magnetisk aktivitet. Observationer af Ca-linjerne i stjerner tæt på Solen viser endda cykliske ændringer, der minder om den 11-årige solcyklus . Ved at observere visse Ca II-infrarøde linjer for 34 stjernernes superflares var det muligt at estimere deres kromosfæriske aktivitet. Målinger af de samme linjer i punkter inden for et aktivt område på Solen viser sammen med samtidige målinger af det lokale magnetfelt, at der er en generel sammenhæng mellem felt og aktivitet.
Selvom stjerner viser en klar sammenhæng mellem rotationshastighed og aktivitet, udelukker dette ikke aktivitet på langsomt roterende stjerner: selv langsomt bevægende stjerner som Solen kan have høj aktivitet. Alle observerede stjernernes superblus var mere aktive end Solen , hvilket indebar store magnetiske felter. Der er også en sammenhæng mellem aktiviteten af en stjerne og dens ændringer i lysstyrke (og derfor dækningen af stjernepletter ): alle stjerner med store ændringer i amplitude viste høj aktivitet.
At kende det omtrentlige areal dækket af stjernepletter ud fra størrelsen af variationerne og feltstyrken estimeret ud fra kromosfærisk aktivitet, gør det muligt at estimere den samlede energi, der er lagret i magnetfeltet; i alle tilfælde var der energi nok i marken til at tage højde for selv de største superblus. Både fotometriske og spektroskopiske observationer er i overensstemmelse med teorien om, at superblus kun adskiller sig i skala fra soludbrud og kan forklares ved frigivelsen af magnetisk energi i aktive områder, der er meget større end Solens . Disse områder kan dog forekomme på stjerner med masser, temperaturer, sammensætninger, rotationshastigheder og alder svarende til Solen.
Da stjerner, der tilsyneladende er identiske med Solen, kan opleve superblus, er det naturligt at spørge, om Solen selv kunne have produceret dem , og forsøge at finde beviser for, at dette var tilfældet tidligere. Store udbrud er uvægerligt ledsaget af energiske partikler, og disse partikler producerer effekter, hvis de når Jorden . Carrington- begivenheden i 1859 , den største flare vi observerede, producerede globale nordlys , der strækker sig til ækvator [13] . Energetiske partikler kan forårsage kemiske ændringer i atmosfæren, som permanent kan registreres i polarisen. Hurtige protoner genererer karakteristiske isotoper , især kulstof-14 , som kan absorberes og lagres af levende ting.
Når solenergipartikler når jordens atmosfære , forårsager de ionisering, som skaber nitrogenoxid (NO) og andre reaktive former for nitrogen, som derefter aflejres i form af nitrater . Da alle energiske partikler afbøjes i større eller mindre grad af Jordens magnetfelt , aflejres de overvejende på polære breddegrader; da høje breddegrader også indeholder permanent is, er det naturligt at lede efter nitratbeviser for begivenheder i iskerner . Undersøgelsen af Grønlands iskerner , der strækker sig tilbage til 1561 , gjorde det muligt at opnå en opløsning på 10-20 prøver om året, hvilket gjorde det i princippet muligt at detektere individuelle hændelser [14] . Præcise datoer (inden for et eller to år) kan nås ved at tælle de årlige lag i kerner , verificeret ved at identificere aflejringer forbundet med kendte vulkanudbrud . Kernen indeholdt en årlig ændring i nitratkoncentrationen , ledsaget af en række "toppe" med forskellige amplituder. Den stærkeste nogensinde registreret er blevet dateret et par uger efter Carrington-begivenheden i 1859 . Andre hændelser kan dog føre til nitrat -emissioner , herunder biomasseafbrænding, hvilket også fører til højere ammoniumkoncentrationer . En undersøgelse af fjorten iskerner fra Antarktis og Arktis viste store nitratudledninger , men ingen af dem var dateret 1859 (den nærmeste var 1863 ). Alle sådanne udbrud var forbundet med ammonium og andre forbrændingskemier . Der er ingen beviser for, at nitratkoncentrationer kan bruges som indikatorer for historisk solaktivitet.
Når energiske protoner kommer ind i atmosfæren , skaber de isotoper gennem reaktioner med grundlæggende bestanddele; den vigtigste af disse er kulstof-14 ( 14 C), som dannes, når sekundære neutroner reagerer med nitrogen . 14 C, som har en halveringstid på 5730 år, hvorefter det reagerer med ilt og danner kuldioxid , som optages af planter. Dateringen af træ med 14 C-indhold er grundlaget for radiocarbondatering . Hvis træ af kendt alder er tilgængeligt, kan processen måles nøjagtigt. Måling af 14 C-indholdet og brug af halveringstiden gør det muligt at estimere alderen, hvor træet blev dannet. Trævækstringe viser mønstre forårsaget af forskellige miljøfaktorer: dendrokronologi bruger trævækstringe sammenlignet mellem overlappende sekvenser for at etablere nøjagtige datoer. Anvendelse af denne metode viser, at atmosfærisk 14 C ændrer sig med tiden på grund af solaktivitet. Dette er grundlaget for kalibreringskurven for kulstofdatering . Det kan naturligvis også bruges til at detektere eventuelle toppe i soludbrudsfænomener, så længe disse udbrud skaber nok energiske partikler til at forårsage en målbar stigning i 14 C.
En undersøgelse af kalibreringskurven, som har en tidsopløsning på fem år, har vist tre intervaller over de seneste 3000 år, hvor 14 C er steget markant [15] . Baseret på dette blev to japanske cedertræer undersøgt med en opløsning på et år og viste en stigning på 1,2% i 774 CE. e., hvilket er omkring tyve gange mere end forventet fra den normale solslingre. Dette højdepunkt faldt støt i løbet af de næste par år. Resultatet blev bekræftet af undersøgelser af tysk eg , californisk fyr , sibirisk lærk og newzealandsk kauri træ [16] [17] . Alle definitioner er konsistente både i tid og i amplitude af effekten. Derudover viste målinger af koralskeletter i Det Sydkinesiske Hav betydelige ændringer i 14 C over flere måneder omkring samme tid; datoen kan dog kun sættes til inden for ±14 år omkring 783 e.Kr. [18] .
Carbon-14 er ikke den eneste isotop , der kan produceres af energiske partikler. Beryllium-10 ( 10 Be) dannes også af nitrogen og ilt og aflejres i polar is. Imidlertid kan 10 Be -aflejring være stærkt relateret til lokalt vejr og udviser ekstrem geografisk variation; det er også sværere at bestemme datoer [19] . Imidlertid blev en stigning i 10 Be i løbet af 770'erne detekteret i en iskerne fra Antarktis , selvom signalet var mindre lyst på grund af lavere tidsmæssig opløsning (adskillige år); en anden mindre stigning er set i Grønland [16] [20] . Ved sammenligning af data fra to lokaliteter i Nordgrønland og en i Vestantarktis, som alle blev erhvervet med en opløsning på et år, viste de alle et stærkt signal: tidsprofilen matchede også 14 C-resultaterne godt (inden for dateringsusikkerheden for de 10 Be data) [21] . Chlor-36 ( 36 Cl) kan opnås fra argon og deponeres i polær is; da argon er en mindre bestanddel af atmosfæren, er indholdet lavt. De samme iskerner , der viste 10 Be, viste også en stigning i 36 Cl, selvom en detaljeret match ikke var mulig med en opløsning på fem år.
Den anden AD 993/4-hændelse gav også 14 C-detektion i træringe, men ved en lavere intensitet [20] . Denne begivenhed førte også til en mærkbar stigning i indholdet af 10 Be og 36 Cl i iskerner i Grønland . Den tredje kendte begivenhed var i 660 f.Kr. [22] , og der er flere svagere kandidater.
Hvis disse hændelser antages at stamme fra hurtige partikler under store flares, er det ikke let at estimere partikelenergien i en flare eller sammenligne den med kendte begivenheder. Carrington - hændelsen vises ikke i 14 C-registret, og det gør ingen andre store partikelhændelser, der er blevet direkte observeret. Partikelfluxen skal estimeres ved at beregne hastigheden af radiocarbonproduktion og derefter modellere CO 2 - adfærden , når den er kommet ind i kulstofkredsløbet ; andelen af dannet radiocarbon, der optages af træer, afhænger til en vis grad af denne cyklus. Som en yderligere komplikation produceres kosmogene isotoper overvejende af energiske protoner (adskillige hundrede MeV ). Energispektret af partikler fra solafbrænding varierer betydeligt mellem begivenheder; en med et "hårdt" spektrum, med flere højenergiprotoner , ville være mere effektiv til at øge 14 C. Den kraftigste flare, som også havde et hårdt spektrum, som blev observeret instrumentelt, fandt sted i februar 1956 (starten af atomprøvning skjuler eventuelle virkninger i optegnelser 14 C); det er blevet beregnet, at hvis en enkelt flare var ansvarlig for AD 774/5 begivenheden, skulle den være 25-50 gange kraftigere end denne [23] . En solpletgruppe kan producere adskillige udbrud i løbet af sin eksistens, og virkningerne af en sådan sekvens vil blive aggregeret over et år dækket af én 14 C-måling; dog ville den samlede effekt stadig være ti gange større end noget andet set i en lignende periode i den moderne æra.
Soludbrud er ikke den eneste måde at opnå kosmogene isotoper på . Et langt eller kort gammastråleudbrud er blevet foreslået for at matche alle detaljerne i AD 774/5-begivenheden, hvis det var tæt nok på [24] [25] . Denne forklaring vides dog i øjeblikket at være meget usandsynlig, og ekstreme solprotonhændelser er den eneste rimelige forklaring på de observerede udbrud i kosmogene isotopproduktion.
En række forsøg er blevet gjort for at finde yderligere beviser, der understøtter fortolkningen af AD 774/5 isotoptoppen som en superflare ved at undersøge historiske data. Carrington-begivenheden resulterede i nordlys så langt sydpå som Caribien og Hawaii , hvilket svarer til en geomagnetisk breddegrad på omkring 22° [26] , hvis AD 774/5-begivenheden svarer til en endnu mere energisk opblussen, så burde nordlyset have erhvervet sig en global karakter.
Usoskin et al. [16] citerede referencer til nordlys i kinesiske krøniker for 770 (to gange), 773 og 775 . De citerer også et "rødt kors" på himlen i 773/4/6 CE. e. fra den angelsaksiske krønike [27] ; "betændte skjolde" eller "skjolde, der brænder rødt" set på himlen over Tyskland i 776 e.Kr. , optegnet i Frankerrigets annaler ; "ild i himlen" i Irland i 772 e.Kr. e. .; og et fænomen i Tyskland i 773 e.Kr. , tolket som ryttere på hvide heste. Øget solaktivitet i området omkring 14 C stigning bekræftes af rapporter om nordlys i Kina , dateret 776 e.Kr. e. 12. januar, som beskrevet detaljeret af Stevenson et al. [28] . Kinesiske optegnelser beskriver mere end ti bånd af hvide lys "som spredt silke", der strækker sig over de otte kinesiske konstellationer; gløden varede i flere timer. Observationerne, der blev foretaget under Tang-dynastiet , blev foretaget i hovedstaden Xi'an .
Der er dog en række vanskeligheder forbundet med at forsøge at knytte stigningen i 14 C-koncentrationer til historiske optegnelser. Træringdatoer kan være forkerte, fordi der ikke er nogen mærkbar ring (usædvanligt koldt vejr) eller to ringe (anden vækst i varmt efterår) i løbet af året. Hvis koldt vejr var globalt efter et større vulkanudbrud, er det muligt, at virkningerne også kunne være globale: den tilsyneladende dato for 14C-koncentrationen matcher muligvis ikke altid krønikerne.
For isotop -toppen under AD 993/994-konjunktionen, studeret af Hayakawa et al . [29] . Aktuelt undersøgte historiske dokumenter viser en klynge af nordlysobservationer i slutningen af 992 , mens deres forhold til isotoptoppen stadig er under debat.
Superblus synes at være forbundet med et generelt højt niveau af magnetisk aktivitet. Ud over at lede efter individuelle hændelser kan isotopregistreringer undersøges for at finde aktivitetsniveauer i fortiden og identificere perioder, hvor det kan have været meget højere, end det er nu. Månesten giver en rekord upåvirket af geomagnetisk afskærmning og transportprocesser. Både kosmiske stråler og solpartikelhændelser kan skabe isotoper i bjergarter og påvirkes af solaktivitet. Kosmiske stråler er meget mere energiske og trænger dybere ind og kan skelnes fra solpartikler, der påvirker de ydre lag. Der kan fremstilles flere forskellige radioisotoper med meget forskellige halveringstider; koncentrationen af hver af dem kan betragtes som repræsenterende gennemsnitsværdien af partikelstrømmen over dens halveringstid. Da fluxene skal konverteres til isotopkoncentrationer ved simulering, er der en vis afhængighed af modellen. Disse data er i overensstemmelse med den opfattelse, at fluxen af energiske solpartikler med energier over flere tiere af MeV ikke ændrede sig i perioder fra fem tusinde til fem millioner år. En periode med intens aktivitet over en kort periode i forhold til halveringstiden vil naturligvis ikke blive opdaget.
14 C- målinger , selv med lav tidsmæssig opløsning, kan indikere tilstanden af solaktivitet i løbet af de sidste 11.000 år før 1900 . Selvom radiocarbondatering er blevet anvendt på begivenheder så gamle som 50.000 år, ændrede biosfæren og dens kulstofoptagelse sig dramatisk under deglaciationerne i det tidlige Holocæn , hvilket gjorde estimering hidtil upraktisk; efter omkring 1900 Suess effekt , gør fortolkning vanskelig. 10 Be- koncentrationer i flerlags polære iskerner giver et uafhængigt mål for aktivitet. Begge foranstaltninger er i rimelig overensstemmelse med hinanden og med antallet af solpletter ( Wolff nummer ) gennem de sidste to århundreder. Som en yderligere kontrol kan isotoper af titanium-44 ( 44Ti ) udvindes fra meteoritter ; dette giver et mål for aktivitet, der ikke er påvirket af ændringer i trafikken eller det geomagnetiske felt. Selvom det er begrænset til omkring de sidste to århundreder, er det i overensstemmelse med alle undtagen én af de 14 C og 10 Be rekonstruktioner og bekræfter deres gyldighed. De ovenfor beskrevne energiudbrud er sjældne; på store tidsskalaer (betydeligt mere end et år) dominerer kosmiske stråler i strømmen af radiogene partikler . Det indre solsystem er beskyttet af Solens generelle magnetfelt , som er meget afhængig af tiden i cyklussen og cyklussens styrke. Resultatet er, at tider med intens aktivitet viser sig som et fald i koncentrationen af alle disse isotoper . Fordi kosmiske stråler også påvirkes af det geomagnetiske felt , begrænser vanskeligheder med at rekonstruere dette felt nøjagtigheden af rekonstruktionerne.
En rekonstruktion af 14 C aktivitet gennem de seneste 11.000 år viser ikke en periode væsentligt længere end den nuværende; faktisk var det samlede aktivitetsniveau i anden halvdel af det 20. århundrede det højeste siden 9000 f.Kr. e. Især var aktiviteten omkring 14 C-hændelsen AD 774 (gennemsnit over årtier) lidt under langtidsgennemsnittet, mens hændelsen AD 993 faldt sammen med et lille lavpunkt. En mere detaljeret undersøgelse af perioden fra 731 til 825 , der kombinerer adskillige sæt 14 C-data med et- og to-års opløsninger med halve nordlys og solpletter , viser en samlet stigning i solaktivitet (fra et lavt niveau) efter ca. 733 , når sit højeste efter 757 og forbliver højt i 760'erne og 770'erne ; der var adskillige nordlys i løbet af denne tid og endda et nordlys på lav breddegrad i Kina .
Virkningen af denne form for superflare, som ser ud til at være fundet på ni forældrekandidatstjerner, ville være katastrofal for Jorden og efterlade spor i solsystemet ; en begivenhed på S Furnace resulterede for eksempel i en stigning i stjernernes lysstyrke med omkring tyve gange. Thomas Gold har foreslået, at fodspor på den øvre overflade af nogle månens klipper kan være forårsaget af et soludbrud , der involverer en stigning i lysstyrken på mere end hundrede gange inden for 10-100 sekunder på et tidspunkt i de sidste 30.000 år [30] . Ud over jordiske effekter ville dette forårsage lokal issmeltning, efterfulgt af underafkøling så langt som til Jupiters måner . Der er ingen beviser for, at der er opstået superblus af denne størrelsesorden i solsystemet [8] .
Selv for meget mindre superblus, i den nedre ende af Kepler- serien , vil konsekvenserne være alvorlige. I 1859 forårsagede en begivenhed i Carrington forstyrrelser i telegrafsystemet i Europa og Nordamerika . Mulige påvirkninger i dag omfatter:
Det er klart, at superblus ofte gentager sig og forekommer ikke som separate begivenheder. NO og andre mærkelige nitrogener produceret af flarepartikler katalyserer ozonnedbrydning uden at blive absorberet af sig selv og har en lang levetid i stratosfæren . Udbrud med en hyppighed på én gang om året eller endnu mindre vil have en kumulativ effekt; Ødelæggelsen af ozonlaget kan være permanent og i det mindste føre til dets udtømning.
Superflares er også blevet foreslået som en løsning på det svage unge solparadoks [31] .
Da superblus kan stamme fra stjerner, der på alle måder ser ud til at svare til Solen, er det naturligt at spørge, om de kan stamme fra Solen selv ? Et estimat baseret på Keplers originale fotometriske undersøgelser antog frekvensen af stjerner af soltypen (tidlig type G og rotationsperiode på mere end 10 dage) en gang hvert 800. år for en energi på 10 34 erg og hvert 5.000 år for 10 35 erg [ 3] . Et minuts prøve gav statistik for mindre energiske udbrud og gav en frekvens på et energiudbrud på 1033 erg hvert 5.-600. år for en stjerne, der roterede så langsomt som Solen ; dette ville blive vurderet til X100 på solafbrændingsskalaen [5] . Dette er baseret på en direkte sammenligning af antallet af undersøgte stjerner med antallet af observerede udbrud. Ekstrapolering af empirisk statistik for soludbrud til energier på 10 35 erg tyder på en frekvens på én gang hvert 10.000 år.
Dette svarer dog ikke til de kendte egenskaber ved stjernesuperblus. Sådanne stjerner er yderst sjældne i Kepler -dataene ; en undersøgelse viste kun 279 sådanne stjerner ud af 31.457 undersøgte (en brøkdel under 1%); for ældre stjerner, op til 0,25 % [3] . Derudover viste omkring halvdelen af de aktive stjerner gentagne udbrud: En stjerne havde så mange som 57 begivenheder på 500 dage. Med fokus på stjerner af soltypen er den mest aktive gennemsnitlige flare hver 100. dag; Hyppigheden af forekomst af superblus i de mest aktive stjerner som Solen er 1000 gange større end gennemsnittet for sådanne stjerner. Dette tyder på, at denne adfærd ikke forekommer gennem en stjernes liv, men er begrænset til episoder med ekstraordinær aktivitet. Dette bekræftes også af en klar sammenhæng mellem stjernens magnetiske aktivitet og dens superflare aktivitet; især stjernernes superflares er meget mere aktive (afhængigt af stjerneplettens område) end Solen .
Der er ingen beviser for, at opblussen har været større end Carrington-begivenheden i de sidste 200 år (ca. 1032 ergs eller 1/10.000 af de største superblus). Selvom de større begivenheder fra 14 C-rekorden ca. AD 775 er entydigt identificeret som en solbegivenhed, dens forhold til flare-energien er uklar og vil sandsynligvis ikke overstige 1032 erg .
Mere energiske superblus ser ud til at være udelukket på grund af energiovervejelser for vores sol , hvilket tyder på, at den ikke er i stand til at levere flares større end 10 34 erg [32] . Beregning af fri energi i magnetfelter i aktive områder, som kan frigives som flares, giver en nedre øvre grænse på omkring 3×10 32 erg , hvilket tyder på, at den mest energiske superflare kan være tre gange større end i tilfældet med en Carrington begivenhed [33] .
Nogle stjerner har 5 gange Solens magnetfelt og roterer meget hurtigere, og teoretisk kan de producere en opblussen på op til 10 34 ergs . Dette kan forklare nogle af superbluserne i den nedre ende af området. At gå højere end dette kan kræve en anti-solenergi rotationskurve - en, hvor polarområderne roterer hurtigere end ækvatorialområderne [33] [34] .