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微小耀斑“烤焦”太阳大气层

来源:《中国科学报》2021-04-29 09:33

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  一项新太空任务正在帮助科学家解开一个关于太阳的谜团:为什么太阳稀薄的大气层比太阳表面温度高出近200倍。在4月27日举行的欧洲地球科学联盟(EGU)会议上,对由欧洲主导的太阳轨道飞行器所做的观察进行的分析显示,太阳表面上被称为“篝火”的微小耀斑,可能足以将其大气加热到惊人的温度。此次会议上的其他研究也支持科学家的这种假设,即主要是小型耀斑,而非大型耀斑造成了高温。

  太阳轨道飞行器于1年前发射,载有6个望远镜和4个环境传感器。2020年5月,在仪器测试阶段,飞行器在太阳和地球之间摇摆。比利时皇家天文台的太阳物理学家、极端紫外成像仪(EUI)的主要研究员David Berghmans说,他们曾希望在7700万公里之外,利用探测器的极端紫外线成像仪观测到一些太阳小耀斑。“但我们没想到它们会如此显眼。”他说,在太阳表面安静的地方,“它就像北极的一棵棕榈树”。

  今年2月,当太阳轨道飞行器再次接近太阳时,研究人员对“篝火”进行了第二次近距离观察,该团队仍在分析这些数据。到今年12月测试结束时,研究人员将能够通过多个仪器同时研究太阳释放的能量。“真正的工作是计算出数据。”欧洲航天局首席研究员Daniel Mller说,“‘篝火’是否足以为安静的太阳供给能量?有迹象表明它们可以。”

  一些理论也预测了其中的迹象。中国北京大学的陈亚杰(音译)和德国马克斯·普朗克学会太阳系研究所的Hardi Peter领导的研究团队,利用现有的太阳湍流表面模型,计算了日冕在类似2020年5月太阳卫星观测到的情况下的行为。他们在EGU会议上报告说,该模型产生的“亮度”在规模和持续时间上与较大的“篝火”非常相似。“我们检查的所有内容都吻合。”Peter说,该模型还表明,这种亮度是磁场重连的结果,产生了上百万摄氏度的温度,并对日冕加热有显著贡献。

  其他工具也在帮助解决这个问题。印度塔塔基础研究所的研究人员利用默奇森·宽菲尔德阵列寻找太阳安静区域存在小耀斑的证据。他们在此次会议上说,在对太阳进行的70分钟观测期间,研究小组看到了许多明亮的闪光,每个闪光持续1秒或更短。“它从数据中跳跃出来。”Surajit Mondal说,该团队记录了大约2万次闪光。不过,Mondal承认,仅从无线电信号估计耀斑的能量是困难的,“但如果有这么多耀斑,它可以持续给日冕加热”。

  日冕加热的秘密还没有揭开——除了小耀斑之外,可能还有其他过程增加了热量,但随着太阳轨道飞行器和2018年美国航天局发射的帕克太阳探测器开始工作,加上目前正在服役的夏威夷丹尼尔·井上太阳望远镜,在接下来的几年里,太阳物理学家将有最好的机会破解这个问题。

  “‘篝火’是一个诱人的前景。”英国伦敦大学学院的Sarah Matthews说,但科学家需要更多的数据,以确定它们有多少、会产生多少热量。Peter期待2022年的到来,届时太阳轨道飞行器的所有仪器将开始协同工作,并与地球或地球附近的望远镜进行联合观测。“那将会是令人兴奋的一年。”(冯维维)

[ 责编:张梦凡 ]
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