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科学家发现像太阳一样Ta射流

2021-09-06 11:50:14来源:

来自IRIS的图像显示出containing状喷流,其中包含从太阳上裸奔的伪震击。
美国宇航局戈达德太空飞行中心Abhishek Srivastava IIT(BHU)/吴祖y

科学家发现t形射流从太阳上带有强磁场的区域出来。与生活在地球上的那些“”不同,这些“ —”(正式称为伪冲击波)完全由等离子构成,等离子是由带电粒子构成的导电材料,据估计占可观测宇宙的99%。这一发现为天体物理学中历史最悠久的奥秘之一增添了新的线索。

150年来,科学家一直在试图弄清为什么稀疏的太阳高层大气(电晕)比太阳表面的温度高200倍以上。这个延伸数百万英里的区域以某种方式变得过热,并不断释放出高电荷的粒子,这些粒子以超音速在整个太阳系中运动。

当这些粒子遇到地球时,它们有可能在特别强的事件中伤害卫星和宇航员,破坏电信,甚至干扰电网。了解电晕如何变热最终可以帮助我们了解导致这些破坏的背后的基本物理原理。

近年来,科学家在很大程度上争论了两种关于日冕加热的可能解释:纳米耀斑和电磁波。纳米火炬理论提出了类似于炸弹的爆炸,将能量释放到太阳大气中。预计更大的太阳耀斑的兄弟姐妹,当磁场线爆炸性地重新连接,释放出大量带电的热粒子时,它们就会发生。另一种理论认为,一种称为Alfvén波的电磁波可能像海浪推动冲浪者一样将带电粒子推入大气。现在,科学家们认为,电晕可能是由诸如此类的多种现象共同加热的,而不是一个单独的现象。

伪震的新发现为这场辩论增加了另一位参与者。特别是,它可能会在特定时间,即在太阳活跃时(例如在太阳最大时)为日冕提供热量,这是太阳11年周期中最活跃的部分,其特征是黑子,太阳耀斑和日冕物质抛射的增加。 。

太阳t的发现有些偶然。最近,当分析来自NASA的界面区域成像光谱仪(IRIS)的数据时,科学家们注意到,太阳黑子出现了独特的­细长射流,这些射流是太阳表面上的凉爽,磁性活跃的区域,并向内部电晕上升了3,000英里。喷气机头大而尾巴稀少,在科学家看来,就像s游过太阳的层。

印度科学家Abhishek Srivastava表示:“我们一直在寻找波浪和等离子射流,但是,我们注意到这些动态的假电击,例如不连续的等离子射流,它们不像真正的冲击,而是充满活力的,可以弥补太阳的辐射损失。”印度瓦拉纳西理工学院(BHU),是《自然天文学》新论文的主要作者。

通过使用与事件相匹配的计算机模拟,他们确定这些伪冲击可以携带足够的能量和等离子来加热内部电晕。

计算机仿真显示了伪电击如何被弹出并与下面的等离子体(绿色)断开连接。学分:美国宇航局戈达德太空飞行中心Abhishek Srivastava IIT(BHU)/吴祖y

科学家认为,伪冲击是通过磁重联而弹出的,电磁重联通常是在黑子内部和周围发生的,磁力线的爆炸性缠结。到目前为止,仅在黑子的边缘发现了伪震波,但科学家们希望它们也会在其他高度磁化的区域中被发现。


white形的假电击,如虚线白框所示,是从太阳表面上高度磁化的区域射出的。学分:美国航空航天局戈达德太空飞行中心Abhishek Srivastava IIT(BHU)/吴祖y

在过去的五年中,IRIS在围绕地球的10,000多个轨道上一直关注着太阳。在过去的20年中,这是美国宇航局(NASA)的“太阳凝视”机队中不断观察太阳的其中几艘船之一。他们共同努力解决有关日冕加热的争论,并解决太阳所保留的其他奥秘。

“从一开始,IRIS科学研究便致力于将对太阳大气的高分辨率观测与捕获基本物理过程的数值模拟相结合,”位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的洛克希德·马丁太阳能与天体物理学实验室的研究人员Bart De Pontieu说。“本文很好地说明了这种协调的方法如何带来新的物理见解,从而了解推动太阳大气动力学的因素。”

NASA的太阳物理学队的最新成员Parker Solar Probe也许能够为日冕加热之谜提供更多线索。该航天器于2018年发射升空,飞越日冕,追踪能量和热量在整个区域的移动方式,并探索加速太阳风和太阳高能粒子的因素。Parker Solar Probe的调查着眼于远处发现伪震波区域的现象,希望借此揭示其他加热机制,例如纳米耀斑和电磁波。这项工作将补充与IRIS进行的研究。

“这种新的加热机制可以与Parker Solar Probe将要进行的调查相提并论,”位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的Parker Solar Probe副项目科学家Aleida Higginson说。“他们可以共同提供日冕加热的全面情况。”

出版物:Abhishek Kumar Srivastava等人,“受限伪冲击作为有源日冕的能源”,《自然天文学》第2卷,第951–956页(2018)