太阳确实有些奇怪。
实际上,的关于,但是突破性的太空探测器刚刚为我们提供了解决其中一个问题可能需要的线索。欧洲航天局 (ESA) 的新观测结果太阳轨道飞行器表明微小磁力线的不断重新连接可能至少是太阳某些部分比其他部分热得多的部分原因。
“这是一颗星星,”你无疑会这样想。 “当然热了。”
问题是太阳表面的温度约为 5,500 摄氏度(9,932 华氏度),这是类太阳恒星的正常温度。但其大气层中的物质只会随着距离表面的距离而变得越来越热,在被称为日冕的最上游达到令人困惑的 200 万摄氏度。
我们已经知道这件事日冕温度逆演自 20 世纪 40 年代以来,这被认为是明星的共同特征。但科学家们一直无法确定原因。
中的一个主要候选人解释这种现象的是恒定的、小规模的磁重联。
至少在大范围内,磁重联是一种有据可查的太阳行为。大多数恒星都是由极其炽热的等离子体组成的翻滚、湍流的球体。由带电粒子组成的流体,与电磁力发生强烈相互作用。这意味着像我们的太阳这样的物体肯定充满了极其复杂和混乱的磁场。
在太阳大气层的最内层(称为光球层)之外,这些磁场线可以缠结、拉伸、折断,然后重新连接。这会产生巨大的能量爆发——以及将粒子喷射穿过太阳系的日冕物质抛射。
在较小的尺度上,科学家相信这些重新连接事件会将能量注入日冕,从而为其提供热源。但太阳非常炎热和明亮,这使得观测变得困难;我们只是没有足够的分辨率来观察这个过程发生的小尺度。
这就是太阳轨道飞行器发挥作用的地方。 ESA 的太阳探测器于 2020 年 2 月发射,一直在与我们的母星进行近距离接触,放大到在一系列循环的遭遇中研究其活动。
当宇宙飞船第一次近距离接近时,它看到了一些令人惊奇的东西。 2022 年 3 月 3 日,极紫外波长的超高分辨率图像显示,磁重联发生在绝对微小的尺度(对于太阳而言)——直径仅为 390 公里(242 英里)。
这实际上是令人难以置信的。科学家们能够解决并研究一个现象比大峡谷的长度小一点在太阳表面。
在一个小时的过程中,航天器记录了一个称为零点的点,其中磁场强度降至零。这就是磁重联点。在此期间,零点温度维持在1000万摄氏度左右。零点还产生连续的流出物,以每秒约 80 公里的速度流出,可见等离子体“斑点”。
这就是所谓的“温和”重连,但零点也表现出更剧烈的重连阶段。这种爆炸性的重新连接只持续了大约四分钟,但它表明两种重新连接是同时发生的,而且规模比我们之前能够解决的要小。
这两种类型的重新连接会将质量和能量转移到它们上方的日冕,提供热源,至少可以解释一些人们知之甚少的逆温现象。
研究结果还表明,重新连接的规模甚至可能太小,太阳轨道飞行器无法解决,至少在近距离接近时是这样。接下来的几场以及 4 月 10 日刚刚举行的一场将放大得更近,这可能会导致更高分辨率的观测。
与此同时,我们有了第一个观测证据,表明太阳表面正在发生持续的小规模磁重联,验证了长期以来关于日冕如何加热的假设,并使我们更接近于解决这一问题。
该研究发表于自然通讯。