研究人员发现等离子体波在太阳日冕神秘加热中的作用

我们的太阳有一个深刻的奥秘。虽然太阳表面温度约为 10,000 华氏度，但其外层大气（即日冕）的温度更像是 200 万华氏度，大约高 200 倍。

这种远离太阳的温度升高令人困惑，自 1939 年首次发现日冕高温以来一直是一个未解之谜。在接下来的几十年里，科学家们试图确定可能导致这种意外升温的机制，但到目前为止，他们还没有成功。

现在，由美国能源部 (DOE) 普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 研究员 Sayak Bose 领导的团队在理解潜在加热机制方面取得了重大进展。他们最近的研究结果表明，反映波可以驱动冕洞的加热，冕洞是行星的低密度区域开放的磁场线延伸到行星际空间。这些发现代表了解决我们最近恒星最神秘的难题之一的重大进展。

该研究的主要作者博斯说：“科学家们知道日冕洞温度很高，但导致加热的潜在机制尚不清楚。”纸报告结果天体物理学杂志。 “我们的研究结果表明，等离子波反射可以完成这项工作。这是第一个实验室实验，证明阿尔芬波在与日冕洞相关的条件下会发生反射。”

瑞典物理学家、诺贝尔奖获得者汉内斯·阿尔文首先预测，以他的名字命名的波类似于拨动吉他弦的振动，只不过在这种情况下，等离子体波是由摆动的磁场引起的。

Bose 和团队的其他成员使用加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 大型等离子体装置 (LAPD) 的 20 米长等离子体柱，在模拟日冕洞周围发生的条件下激发阿尔芬波。

实验证明，当阿尔文波遇到不同等离子体密度的区域时，强度，就像它们在日冕洞周围的太阳大气中一样，它们可以被反射并向后传播到它们的源头。向外移动的波和反射波的碰撞会引起湍流，进而导致加热。

“物理学家长期以来一直假设阿尔芬波反射可以帮助解释日冕洞的加热，但不可能在实验室中验证或直接测量，”PPPL 的访问研究学者 Jason TenBarge 说，他也参与了这项研究。

“这项工作首次提供了实验验证，证明阿尔芬波反射不仅是可能的，而且反射的能量足以加热日冕洞。”

在进行实验室实验的同时，研究小组还对实验进行了计算机模拟，证实了阿尔文波在类似于日冕洞的条件下的反射。

“我们定期进行多次验证，以确保观测结果的准确性，”Bose 说，“进行模拟就是其中之一。阿尔芬波反射的物理原理非常有趣且复杂。令人惊奇的是，基础物理实验室实验和模拟能够显着提高我们对太阳等自然系统的理解。”

合作者包括来自普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校和哥伦比亚大学的科学家。