NASA新发现:太阳强磁区存在蝌蚪形状喷流

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NASA新发现:太阳强磁区存在蝌蚪形状喷流

来自IRIS的图像显示了蝌蚪形状的喷流,其中包含从太阳划出的伪冲击。

美国航空航天局(NASA)科学家已经发现蝌蚪形状的喷流从太阳上具有强磁场的区域出来。与那些生活在地球上的人不同,这些“蝌蚪”学术上称为“伪冲击”(pseudo-shocks ),完全由等离子体制成。这种导电材料由带电粒子构成,占可观测宇宙的99%。这一发现为天体物理学中最长久的谜团之一增添了新的线索。

150年来,科学家们一直在试图弄清楚为什么太阳的高层大气层,日冕,比太阳表面温度高出200多倍。这个延伸数百万英里的区域不知何故变得过热并不断释放高度带电的粒子,这些粒子以超音速在太阳系中运动。

当这些粒子遇到地球时,它们有可能伤害卫星和宇航员,破坏电信,甚至在特别强烈的事件中干扰电网。了解日冕如何变热可以最终帮助我们理解驱动这些中断背后的基本物理因素。

近年来,科学家们一直在争论两种可能的日冕加热解释:纳米和和电磁波。

纳米制造理论提出了类似炸弹的爆炸的学说,它将能量释放到太阳大气中。对于较大的太阳耀斑,预计它们会在磁场线爆炸性地重新连接时发生,释放出一股热的带电粒子。

另一种理论认为,一种称为“阿尔芬波”(Alfvén waves)的电磁波可能会将带电粒子推入大气层,就像推动冲浪者的海浪一样。科学家们认为日冕可能会被这些现象加热。

NASA新发现:太阳强磁区存在蝌蚪形状喷流

计算机模拟显示伪冲击是如何弹出并与下面的等离子体断开的(绿色)

伪冲击的新发现为这场辩论增添了另一个可能因素。特别是,它可能在特定时间,即太阳活动期间,例如在太阳最大值期间为日冕贡献热量,这是太阳11年周期中最活跃的部分,标志着太阳黑子,太阳耀斑和日冕物质抛射的增加 。

“太阳蝌蚪”的发现有些偶然。最近在分析美国国家航空航天局的“界面区域成像光谱仪”(IRIS)的数据时,科学家注意到从太阳黑子中出现的独特的细长喷流 ,并且向上升到内冠的3000英里。喷流头部笨重,尾巴稀薄,就像穿过太阳层游泳的蝌蚪。

印度瓦拉纳西的技术学院(BHU)的科学家阿布舍克·塔瓦(Abhishek Srivastava)说:“我们注意到这些动态伪冲击,像断线等离子体射流,这并不像真正的冲击。”

使用计算机模拟,他们确定这些伪冲击可以携带足够的能量和等离子体来加热内部电晕。

NASA新发现:太阳强磁区存在蝌蚪形状喷流

虚线白框中显示的蝌蚪形伪冲击从太阳表面上的高度磁化区域射出。

科学家们认为,伪冲击是由磁场重新连接弹出的。到目前为止,仅在太阳黑子的边缘观察到了伪冲击,但科学家们预计它们也会在其他高度磁化的区域被发现。

在过去的五年中,IRIS一直在观察太阳,致力于解决关于日冕加热的争论,和太阳保持的其他谜团。

加州洛克希德马丁太阳能和天体物理实验室的研究科学家Bart De Pontieu说:“从一开始,IRIS科学研究的重点是将高分辨率的太阳大气观测结果与捕捉基本物理过程的数值模拟相结合,,发现伪冲击很好地说明了这种协调方法能够为太阳大气动力的因素带来新的物理解释。”

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帕克太阳探测器

美国宇航局太阳物理学团队的最新成员帕克太阳探测器可能能够为日冕加热之谜提供一些额外的线索。该航天器于2018年发射,飞过太阳日冕,追踪能量和热量如何在该区域内移动,并探索加速太阳风和太阳高能粒子的因素。观察远远超过发现伪冲击的区域的现象,帕克太阳探测器的研究希望揭示其他加热机制,如纳米眩光和电磁波。

约翰霍普金斯大学应用物理实验室帕克太阳探测器的副项目科学家Aleida Higginson说:“这种新的加热机制可以与帕克太阳探测器将要进行的调查进行比较,它们可以一起提供全面的日冕加热图片。”


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