Le macchie sulla superficie del sole vanno e vengono con una periodicità di 11 anni nota come ciclo solare. Il ciclo solare è guidato dalla dinamo solare, che è un'interazione tra campi magnetici, convezione e rotazione. Però, la nostra comprensione della fisica alla base della dinamo solare è lungi dall'essere completa. Un esempio è il cosiddetto minimo di Maunder, un periodo del XVII secolo, dove le macchie sono quasi scomparse dalla superficie del sole per un periodo di oltre 50 anni.

Ora, un grande team internazionale guidato da Christoffer Karoff dell'Università di Aarhus ha trovato una stella che può far luce sulla fisica alla base della dinamo solare. La stella si trova a 120 anni luce di distanza nella costellazione del Cigno, e in superficie, sembra proprio il sole. ha la stessa massa, raggio ed età, ma la composizione chimica della stella è molto diversa. Consiste di circa il doppio di elementi pesanti rispetto al sole.

Il team è riuscito a combinare le osservazioni del veicolo spaziale Kepler con osservazioni a terra risalenti al 1978, ricostruendo così un ciclo di 7,4 anni in questa stella. "La combinazione unica di una stella quasi identica al sole, fatta eccezione per la composizione chimica, con un ciclo che è stato osservato sia dalla navicella Kepler che da terra fa di questa stella una Stele di Rosetta per lo studio delle dinamo stellari, " spiega Karoff.

Gli elementi pesanti rendono la stella più variabile

Combinando fotometrica, dati spettroscopici e asterosismici, il team ha raccolto la serie più dettagliata di osservazioni per un ciclo simile al solare in qualsiasi stella diversa dal sole. Le osservazioni hanno rivelato che l'ampiezza del ciclo visto nel campo magnetico della stella è più del doppio di quella vista sul sole, e il ciclo è ancora più forte alla luce visibile.

Ciò ha permesso al team di concludere che elementi più pesanti rendono il ciclo più forte. Basandosi su modelli della fisica che si svolgono nell'interno profondo e nell'atmosfera della stella, il team è stato anche in grado di proporre una spiegazione del ciclo più forte. In realtà, hanno fornito una spiegazione in due parti. Primo, gli elementi pesanti rendono la stella più opaca, che cambia il trasporto di energia nel profondo della stella dalla radiazione alla convezione. Questo rende la dinamo più forte, influenzando sia l'ampiezza della variabilità nel campo magnetico che il modello di rotazione vicino alla superficie. È stato misurato anche quest'ultimo effetto. Secondo, gli elementi pesanti influenzano i processi sulla superficie e nell'atmosfera della stella. Nello specifico, il contrasto tra le regioni luminose diffuse chiamate facule e lo sfondo solare tranquillo aumenta all'aumentare della miscela di elementi pesanti. Questo rende più forte la variabilità fotometrica ciclica della stella.

Può aiutarci a capire come il sole influenza il nostro clima

Il nuovo studio può aiutarci a capire come l'irraggiamento del sole è cambiato nel tempo, che probabilmente avrà un effetto sul nostro clima. In generale viene prestata particolare attenzione al minimo di Maunder, che ha coinciso con un periodo di clima relativamente freddo, soprattutto nel nord Europa. Le nuove misurazioni offrono un importante vincolo sui modelli cercando di spiegare la debole attività e la possibile ridotta luminosità del sole durante il minimo di Maunder.