太阳耀斑期间喷射出的物质所产生的强烈喷发,其温度可能比科学家此前认为的要高得多。
一项新的数学分析表明,驱动太阳耀斑的引擎在加热带电粒子(即离子)方面,远比加热电子更为有效。
这可能意味着我们一直低估了太阳,因为耀斑温度是基于电子加热来估算的。最新计算显示,太阳耀斑中的离子温度可能达到惊人的6000万开尔文(6000万摄氏度,或1.08亿华氏度)。
英国圣安德鲁斯大学的天体物理学家亚历山大·拉塞尔解释说:“从历史上看,太阳物理学一直假定离子和电子温度必定相同。”
“然而,利用现代数据重新进行计算后,我们发现,在太阳耀斑的关键区域,离子与电子的温差可持续长达数十分钟,这首次为考虑超热离子开辟了道路。”
太阳耀斑是太阳特性的强烈表现。由于太阳赤道的旋转速度比两极快,太阳磁场线会发生缠绕和扭曲,进而断裂并重新连接,释放出大量能量。这些能量总得有个去处,于是太阳耀斑就产生了。
释放出的能量将喷射出的物质和太阳大气加热到1000万摄氏度以上,这比太阳约5500摄氏度的基线表面温度,甚至比200万摄氏度的日冕温度都要高得多。(没错,太阳的大气比其表面更热,你可以在这里了解这个奥秘。)
太阳耀斑还会释放出强大的X射线和伽马辐射爆发。尽管这些高能形式的光无法穿透地球大气层到达地表,但它们会干扰依赖高层大气的通信,影响卫星和航天器的运行,并对近地轨道上的人类宇航员构成威胁。
出于这些原因,科学家希望能够详细了解太阳耀斑。
太阳耀斑等离子体由电子和离子组成。此前,人们一直认为它们在太阳耀斑中是以相同方式被加热的。然而,通过研究其他近期成果,拉塞尔及其同事意识到这一假设可能并不正确。
他说:“最近的发现令我们兴奋不已,一种名为磁重联的过程对离子的加热程度是电子的6.5倍。这似乎是一条普遍规律,并且已在近地空间、太阳风和计算机模拟中得到证实。然而,此前没有人将这些领域的研究与太阳耀斑联系起来。”
研究人员将其他研究成果的结论应用于太阳耀斑,发现这些爆发中的离子温度可能高达6000万摄氏度,这一发现或许可以解释几十年来科学家一直困惑的太阳耀斑光谱中一些尚未解决的特征。
目前,这当然纯粹是理论层面的。还需要开展更多工作来验证这一发现。不过,既然科学家已经知晓这种可能性,他们就可以设计实验和观测方案来进行验证。
该分析已发表在《天体物理学杂志通讯》上。
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