NASA:s omfattande flotta av rymdfarkoster gör det möjligt för forskare att studera solen extremt närbild – en av byråns rymdfarkoster är till och med på väg att flyga genom solens yttre atmosfär. Men att ibland ta ett steg tillbaka kan ge ny insikt.

I en ny studie, forskare tittade på solfläckar – mörka fläckar på solen orsakade av dess magnetfält – med låg upplösning som om de var biljoner mil bort. Det som resulterade var en simulerad bild av avlägsna stjärnor, som kan hjälpa oss att förstå stjärnaktivitet och förutsättningarna för liv på planeter som kretsar kring andra stjärnor.

"Vi ville veta hur en solfläcksregion skulle se ut om vi inte kunde lösa det i en bild, sa Shin Toriumi, huvudförfattare på den nya studien och forskare vid Institute of Space and Astronautical Science vid JAXA. "Så, vi använde soldata som om de kom från en avlägsen stjärna för att ha en bättre koppling mellan solfysik och stjärnfysik."

Solfläckar är ofta föregångare till solutbrott – intensiva energiutbrott från solens yta – så det är viktigt att övervaka solfläckar för att förstå varför och hur utbrott uppstår. Dessutom, att förstå frekvensen av bloss på andra stjärnor är en av nycklarna till att förstå deras chans att hysa liv. Att ha några bloss kan hjälpa till att bygga upp komplexa molekyler som RNA och DNA från enklare byggstenar. Men för många starka bloss kan ta bort hela atmosfärer, gör en planet obeboelig.

För att se hur en solfläck och dess effekt på solatmosfären skulle se ut på en avlägsen stjärna, forskarna började med högupplösta data från solen från NASA:s Solar Dynamics Observatory och JAXA/NASA:s Hinode-uppdrag. Genom att lägga ihop allt ljus i varje bild, forskarna konverterade de högupplösta bilderna till enstaka datapunkter. Sammanfoga efterföljande datapunkter, forskarna skapade plotter av hur ljuset förändrades när solfläcken passerade över solens roterande ansikte. Dessa tomter, som forskare kallar ljuskurvor, visade hur en förbipasserande solfläck på solen skulle se ut om den var många ljusår bort.

"Solen är vår närmaste stjärna. Med hjälp av solobservationssatelliter, vi kan lösa signaturer på ytan 100 miles bred, sa Vladimir Airapetian, medförfattare på den nya studien och astrofysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "På andra stjärnor kanske du bara får en pixel som visar hela ytan, så vi ville skapa en mall för att avkoda aktivitet på andra stjärnor."

Den nya studien, publiceras i Astrofysisk tidskrift , tittat på enkla fall där det bara finns en grupp solfläckar synliga över hela solens yta. Även om NASA- och JAXA-uppdrag kontinuerligt har samlat in observationer av solen i över ett decennium, dessa fall är ganska sällsynta. Vanligtvis finns det antingen flera solfläckar - som under solmaximum, som vi nu går mot – eller ingen alls. Under alla år av data, forskarna hittade bara en handfull fall av bara en isolerad solfläcksgrupp.

Att studera dessa händelser, forskarna fann att ljuskurvorna skilde sig åt när de mätte olika våglängder. I synligt ljus, när en singulär solfläck dyker upp i mitten av solen, solen är svagare. Dock, när solfläcksgruppen är nära solens kant, det är faktiskt ljusare på grund av faculae – ljusa magnetiska drag runt solfläckar – eftersom, nära kanten, de heta väggarna i deras nästan vertikala magnetfält blir alltmer synliga.

Forskarna tittade också på ljuskurvorna i röntgen och ultraviolett ljus, som visar atmosfären ovanför solfläckarna. Eftersom atmosfärerna ovanför solfläckarna värms upp magnetiskt, forskarna fann ljusning där vid vissa våglängder. Dock, forskarna upptäckte också oväntat att uppvärmningen också kunde orsaka en dämpning av ljuset som kommer från atmosfären med lägre temperatur. Dessa fynd kan ge ett verktyg för att diagnostisera miljön för fläckar på stjärnorna.

"Hittills har vi gjort de bästa scenarierna, där det bara finns en solfläck synlig, "Sade Toriumi. "Närnäst planerar vi att göra lite numerisk modellering för att förstå vad som händer om vi har flera solfläckar."

Genom att studera stjärnaktivitet på unga stjärnor i synnerhet, forskare kan få en bild av hur vår unga sol kan ha sett ut. Detta kommer att hjälpa forskare att förstå hur den unga solen – som överlag var mer svag men aktiv – påverkade Venus, Jorden och Mars i sina tidiga dagar. Det kan också hjälpa till att förklara varför livet på jorden började för fyra miljarder år sedan, som vissa forskare spekulerar är kopplat till intensiv solaktivitet.

Att studera unga stjärnor kan också bidra till forskarnas förståelse av vad som utlöser superflares – de som är 10 till 1000 gånger starkare än de största som setts på solen under de senaste decennierna. Unga stjärnor är vanligtvis mer aktiva, med superflares nästan dagligen. Medan på vår mer mogna sol, de kan bara förekomma en gång på tusen år eller så.

Att se unga solar som bidrar till att stödja beboeliga planeter, hjälper forskare som fokuserar på astrobiologi, studiet av ursprungsutvecklingen, och fördelning av liv i universum. Flera nästa generations teleskop i produktion, som kommer att kunna observera andra stjärnor i röntgen- och ultravioletta våglängder, kunde använda de nya resultaten för att avkoda observationer av avlägsna stjärnor. I tur och ordning, detta kommer att hjälpa till att identifiera dessa stjärnor med lämpliga nivåer av stjärnaktivitet för livet – och det kan sedan följas upp av observationer från andra kommande högupplösta uppdrag, som NASA:s rymdteleskop James Webb.