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相关研究:天文学家揭示太阳系或呈新月形的原因。该研究第一作者、哈佛-史密森尼天体物理中心(CfA)的天体物理学家山姆·巴德曼表示:“帕克太阳探测器从阿尔文面下方深处获取的数据,有助于解答关于日冕的重大问题,比如它为何如此炽热。但要解答这些问题,我们首先需要精确知晓该边界的位置。”
天体物理边界通常定义为控制该区域行为的物理规律发生变化的临界点。对于阿尔文面而言,它是一个“不归点”:在该点,太阳的磁影响减弱到足以让太阳物质的波动无法再向太阳传播,向外流动的太阳风也不再与太阳保持磁连接。太阳风是持续从太阳逸出并流经太阳系的粒子流,尽管可从阿尔文面下方逃逸,但该面是其从磁引导流转变为自由流的界面。
这个界面的起伏、尖刺、膨胀和收缩,会影响其与地球及其他行星的相互作用,在空间天气中扮演关键角色——空间天气可能影响地球的通信技术、电网和卫星运行。太阳是宇宙中唯一能直接测量阿尔文面的恒星,帕克太阳探测器是实现这一测量的关键工具。自2021年以来,该探测器多次潜入阿尔文面下方,传回的数据被证实为亚阿尔文动力学过程的明确样本。
哈佛-史密森尼天体物理中心的天文学家迈克尔·史蒂文斯表示:“这项研究毫无疑问地表明,帕克探测器每次轨道运行都会深入太阳风诞生的区域。我们即将进入一个令人兴奋的阶段,探测器将亲眼见证这些过程在太阳进入下一个活动周期阶段时的变化。”
研究人员分析了探测器在近日点交会期间收集的数据——这些是探测器大胆潜入太阳大气深处的时刻。他们将这些数据与太阳轨道器的观测结果交叉比对,还参考了位于L1拉格朗日点的三颗航天器的数据。L1拉格朗日点是地球与太阳之间的引力稳定区域,由两者的引力相互作用与向心...
研究结果显示,在大多数近日点交会期间,帕克探测器掠过了阿尔文面的凸起部分;仅在两次最深潜入时(太阳活动极大期的鼎盛阶段),才深入到阿尔文面下方。结合六年内太阳活动上升期的数据,发现随着太阳活动加剧,阿尔文面的高度扩张了其中位值的约30%,且形状更趋尖刺状。
巴德曼表示:“这正是我们过去预测的情况,但现在能够直接证实它。这些发现将帮助科学家更详细理解太阳物理,尤其是太阳进入活动极小期时,帕克探测器的更多数据将推动研究。这对其他恒星研究也有启示,磁场更强的恒星可能拥有更大的阿尔文边界,影响近轨道行星并阻碍宜居性。”
巴德曼补充道:“以前我们只能从远处估算太阳边界,无法验证结果;现在有了精确地图,可在研究时导航,还能观察其变化并匹配近距离数据,这让我们对太阳周围的真实情况有了更清晰的认识。”该研究已发表在《天体物理学杂志快报》上。

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