太阳黑子的新面貌有助于美国宇航局了解其他恒星周围的生命

　　美国国家航空航天局（NASA）庞大的航天器舰队使科学家能够近距离研究太阳——该机构的一艘航天器甚至正在穿越太阳外层大气的途中。但有时退一步可以提供新的见解。

　　在一项新的研究中，科学家们以低分辨率观察太阳黑子——太阳磁场导致的太阳暗斑——就好像它们在数万亿英里之外。结果是模拟了遥远恒星的视图，这可以帮助我们理解恒星的活动和围绕其他恒星运行的行星上的生命条件。

　　“如果我们不能在图像中分辨出黑子区域，我们想知道它会是什么样子，”这项新研究的主要作者、JAXA航天科学研究所的科学家申东立美说。“因此，我们使用太阳数据，就好像它来自遥远的恒星，以便在太阳物理和恒星物理之间建立更好的联系。”

　　太阳黑子通常是太阳耀斑的前兆——太阳表面能量的强烈爆发——因此监测太阳黑子对于理解耀斑发生的原因和方式非常重要。此外，了解其他恒星上耀斑的频率是了解它们孕育生命的机会的关键之一。拥有一些耀斑可能有助于从更简单的构件中构建复杂的分子，如RNA和DNA。但是太多强烈的耀斑会剥夺整个大气层，使一个星球无法居住。

　　为了观察太阳黑子及其对遥远恒星上太阳大气的影响，科学家们从美国国家航空航天局太阳动力学天文台和JAXA/美国国家航空航天局日内任务的高分辨率太阳数据开始。通过将每幅图像中的所有光线相加，科学家们将高分辨率图像转换成单个数据点。将随后的数据点串在一起，科学家们绘制了当太阳黑子穿过太阳旋转面时光线如何变化的图。这些被科学家称为光曲线的图显示了如果太阳黑子在许多光年之外，它会是什么样子。

　　“太阳是我们最近的恒星。这项新研究的合著者、马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家弗拉基米尔·艾拉普田（Vladimir Airapetian）说:“利用太阳观测卫星，我们可以解析100英里宽的表面上的特征。”“在其他恒星上，你可能只能获得一个像素来显示整个表面，所以我们想创建一个模板来解码其他恒星上的活动。”

　　发表在《天体物理学杂志》上的这项新研究着眼于简单的情况，即在太阳的整个表面上只有一组可见的黑子。尽管美国国家航空航天局和JAXA号任务已经连续收集太阳观测数据超过十年，但这种情况还是相当罕见的。通常要么有几个太阳黑子——比如在我们现在正朝着的太阳最大值期间——要么根本没有。在所有这些年的数据中，科学家们只发现了一个孤立黑子群的少数例子。

　　通过研究这些事件，科学家们发现当他们测量不同的波长时，光的曲线是不同的。在可见光下，当一个奇异的黑子出现在太阳中心时，太阳就变暗了。然而，当黑子群靠近太阳边缘时，由于光斑——黑子周围明亮的磁特征——它实际上更亮，因为在边缘附近，它们几乎垂直的磁场的热壁变得越来越可见。

　　科学家们还观察了x射线和紫外线中的光曲线，这些曲线显示了太阳黑子上方的大气。当太阳黑子上方的大气被磁加热时，科学家们发现那里的一些波长变亮了。然而，科学家们也意外地发现，加热也会导致来自低温大气的光线变暗。这些发现可能为诊断恒星上斑点的环境提供了一个工具。

　　“到目前为止，我们已经做了最好的情况下，只有一个太阳黑子可见，”托鲁米说。“接下来，我们计划做一些数值模拟，以了解如果我们有多个太阳黑子会发生什么。”

　　通过特别研究年轻恒星的恒星活动，科学家们可以对我们年轻的太阳可能是什么样的有所了解。这将有助于科学家理解年轻的太阳——总体上更暗但更活跃——在早期是如何影响金星、地球和火星的。这也有助于解释为什么地球上的生命始于40亿年前，一些科学家推测这与强烈的太阳活动有关。