微小耀斑“烤焦”太陽大氣層

        《中國科學報》 2021-04-29 20:30:04

        一項新太空任務正在幫助科學家解開一個關于太陽的謎團:為什么太陽稀薄的大氣層比太陽表面溫度高出近200倍。在4月27日舉行的歐洲地球科學聯盟(EGU)會議上,對由歐洲主導的太陽軌道飛行器所做的觀察進行的分析顯示,太陽表面上被稱為“篝火”的微小耀斑,可能足以將其大氣加熱到驚人的溫度。此次會議上的其他研究也支持科學家的這種假設,即主要是小型耀斑,而非大型耀斑造成了高溫。

        太陽軌道飛行器于1年前發射,載有6個望遠鏡和4個環境傳感器。2020年5月,在儀器測試階段,飛行器在太陽和地球之間搖擺。比利時皇家天文臺的太陽物理學家、極端紫外成像儀(EUI)的主要研究員David Berghmans說,他們曾希望在7700萬公里之外,利用探測器的極端紫外線成像儀觀測到一些太陽小耀斑。“但我們沒想到它們會如此顯眼?!彼f,在太陽表面安靜的地方,“它就像北極的一棵棕櫚樹”。

        今年2月,當太陽軌道飛行器再次接近太陽時,研究人員對“篝火”進行了第二次近距離觀察,該團隊仍在分析這些數據。到今年12月測試結束時,研究人員將能夠通過多個儀器同時研究太陽釋放的能量?!罢嬲墓ぷ魇怯嬎愠鰯祿!睔W洲航天局首席研究員Daniel Mller說,“‘篝火’是否足以為安靜的太陽供給能量?有跡象表明它們可以。”

        一些理論也預測了其中的跡象。中國北京大學的陳亞杰(音譯)和德國馬克斯·普朗克學會太陽系研究所的Hardi Peter領導的研究團隊,利用現有的太陽湍流表面模型,計算了日冕在類似2020年5月太陽衛星觀測到的情況下的行為。他們在EGU會議上報告說,該模型產生的“亮度”在規模和持續時間上與較大的“篝火”非常相似。“我們檢查的所有內容都吻合?!盤eter說,該模型還表明,這種亮度是磁場重連的結果,產生了上百萬攝氏度的溫度,并對日冕加熱有顯著貢獻。

        其他工具也在幫助解決這個問題。印度塔塔基礎研究所的研究人員利用默奇森·寬菲爾德陣列尋找太陽安靜區域存在小耀斑的證據。他們在此次會議上說,在對太陽進行的70分鐘觀測期間,研究小組看到了許多明亮的閃光,每個閃光持續1秒或更短?!八鼜臄祿刑S出來?!盨urajit Mondal說,該團隊記錄了大約2萬次閃光。不過,Mondal承認,僅從無線電信號估計耀斑的能量是困難的,“但如果有這么多耀斑,它可以持續給日冕加熱”。

        日冕加熱的秘密還沒有揭開——除了小耀斑之外,可能還有其他過程增加了熱量,但隨著太陽軌道飛行器和2018年美國航天局發射的帕克太陽探測器開始工作,加上目前正在服役的夏威夷丹尼爾·井上太陽望遠鏡,在接下來的幾年里,太陽物理學家將有最好的機會破解這個問題。

        “‘篝火’是一個誘人的前景。”英國倫敦大學學院的Sarah Matthews說,但科學家需要更多的數據,以確定它們有多少、會產生多少熱量。Peter期待2022年的到來,屆時太陽軌道飛行器的所有儀器將開始協同工作,并與地球或地球附近的望遠鏡進行聯合觀測。“那將會是令人興奮的一年?!?strong>(馮維維)

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