研究人員發現等離子體波在太陽日冕神秘加熱中的作用

我們的太陽有一個深刻的奧秘。雖然太陽表面溫度約為 10,000 華氏度，但其外層大氣（即日冕）的溫度更像是 200 萬華氏度，大約高 200 倍。

這種遠離太陽的溫度升高令人困惑，自 1939 年首次發現日冕高溫以來一直是個未解之謎。在接下來的幾十年裡，科學家試圖確定可能導致這種意外升溫的機制，但到目前為止，他們還沒有成功。

現在，由美國能源部 (DOE) 普林斯頓等離子體物理實驗室 (PPPL) 研究員 Sayak Bose 領導的團隊在理解潛在加熱機制方面取得了重大進展。他們最近的研究結果表明，反映波可以驅動冕洞的加熱，冕洞是行星的低密度區域開放的磁場線延伸到行星際空間。這些發現代表了解決我們最近恆星最神秘的難題之一的重大進展。

研究的主要作者博斯說：“科學家們知道日冕洞溫度很高，但導致加熱的潛在機制尚不清楚。”紙報告結果天體物理學雜誌。 “我們的研究結果表明，等離子波反射可以完成這項工作。這是第一個實驗室實驗，證明阿爾芬波在與日冕洞相關的條件下會發生反射。”

瑞典物理學家、諾貝爾獎得主漢內斯·阿爾文首先預測，以他的名字命名的波類似於撥動吉他弦的振動，只不過在這種情況下，等離子體波是由擺動的磁場引起的。

Bose 和團隊的其他成員使用加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 大型等離子體裝置 (LAPD) 的 20 公尺長等離子體柱，在模擬日冕洞周圍發生的條件下激發阿爾芬波。

實驗證明，當阿爾芬波遇到不同等離子體密度的區域時，強度，就像它們在日冕洞周圍的太陽大氣中一樣，它們可以被反射並向後傳播到它們的源頭。向外移動的波和反射波的碰撞會造成湍流，進而導致加熱。

PPPL 訪問研究學者 Jason TenBarge 表示：「物理學家長期以來一直假設阿爾文波反射可以幫助解釋日冕洞的加熱，但不可能在實驗室中驗證或直接測量。」研究。

“這項工作首次提供了實驗驗證，證明阿爾芬波反射不僅是可能的，而且反射的能量足以加熱日冕洞。”

在進行實驗室實驗的同時，研究團隊也對實驗進行了電腦模擬，證實了阿爾文波在類似日冕洞的條件下的反射。

「我們會定期進行多次驗證，以確保觀測結果的準確性，」Bose 說道，「進行模擬就是其中之一。阿爾文波反射的物理原理非常有趣且複雜。令人驚訝的是，基礎物理實驗室實驗的意義如此深遠。 ”模擬可以顯著提高我們對太陽等自然系統的理解。”

合作者包括普林斯頓大學、加州大學洛杉磯分校和哥倫比亞大學的科學家。