研究发现太阳最冷的区域储存着加热百万度

　　几百万度太阳日冕等离子体的极端紫外辐射。鸣谢:NASA太阳动力学观测站(SDO)航天器上的大气成像组件(AIA)

　　据新泽西理工学院（杰西·詹金斯）：在太阳表面上方近5000公里处，太阳物理学家面临着一个世纪之久的问题——恒星上层大气(日冕)的温度如何比太阳可见表面的温度高出数百倍？

　　一个国际科学家小组对这个通常被称为太阳日冕加热问题的问题有了新的答案，新的观测数据是由位于BBSO大熊太阳天文台的1.6米古德太阳望远镜(GST)获得的，该望远镜由NJIT的日地研究中心(CSTR)运营。

　　在发表在《自然天文学》上的一项研究中，研究人员发现了太阳上一个相对寒冷、黑暗和强磁化的等离子体区域的强烈波能，能够穿越太阳大气层，并在日冕内保持一百万开尔文的温度。

　　研究人员表示，这一发现是解开与地球最近的恒星相关的一系列谜团的最新关键。

　　“日冕加热问题是太阳物理学研究中最大的谜团之一。它已经存在了近一个世纪，”BBSO大学的主任、日本新日本技术大学物理学教授、该研究的合着者曹文达(Wenda Cao)说。“通过这项研究，我们对这个问题有了新的答案，这可能是解开太阳大气中能量传输和耗散以及空间天气本质等许多令人困惑的问题的关键。”

　　利用GST独特的成像能力，丁原领导的团队最初能够捕捉到太阳上最黑暗和最冷区域的横向振荡，称为太阳黑子本影。

　　这种黑暗的黑子区域可以形成，因为恒星的强磁场抑制了热传导，阻碍了从较热的内部到可见表面(或光球层)的能量供应，可见表面的温度大约达到5000摄氏度。

　　为了进行研究，该团队测量了与BBSO GST在2015年7月14日记录的活跃黑子中检测到的众多黑暗特征相关的活动——包括黑子本影内等离子体纤维的振荡横向运动，其中磁场比地球强6000多倍。

　　“纤丝呈现为锥形结构，典型高度为500-1000公里，宽度约为100公里，”NJIT-CSTR太阳物理学研究教授、BBSO资深科学家Vasyl Yurchyshyn解释道。“它们的寿命从两到三分钟不等，而且它们往往会在本影最暗的地方的同一位置再次出现，那里的磁场最强。”

　　“这些黑暗的动态纤维已经在太阳黑子本影中观察了很长时间，但我们的团队首次能够检测到它们的横向振荡，这是快速波的表现，”曹说。“这些在强磁化纤维中持续存在且无处不在的横波通过垂直伸长的磁导管将能量向上带去，并有助于加热太阳高层大气。”

　　通过对这些波的数值模拟，该研究小组估计，所携带的能量可能比太阳高层大气活跃区域等离子体中的能量损失强数千倍——消耗的能量比保持日冕中炽热等离子体温度所需的加热速率强四个数量级。

　　Yurchyshyn说:“在太阳的各个地方都检测到了各种波，但通常它们的能量太低，无法加热日冕。”“在太阳黑子本影中探测到的快速波是一种持久而有效的能源，可能是加热太阳黑子上方日冕的原因。”

　　目前，研究人员表示，新的发现不仅彻底改变了我们对太阳黑子本影的看法，而且在促进物理学家对能量传输过程和日冕加热的理解方面迈出了重要的一步。

　　然而，关于日冕加热问题的疑问依然存在。

　　“虽然这些发现朝着解决这个谜前进了一步，但太阳黑子产生的能量流可能只是负责加热那些植根于太阳黑子的环路，”曹说。“与此同时，还有其他与热日冕环相关的无黑子区域，仍有待解释。我们期望GST/BBSO将继续提供最高分辨率的观测证据，以进一步解开我们恒星的奥秘。”