CLASP2绘制出前所未有的太阳磁场图,色球层是什么?

    来源: 赢家娱乐

      每天太空望远镜都会提供壮观的太阳活动图像。然而,他们的仪器忽视了它的主要驱动力:太阳大气层外层的磁场,那里偶尔会发生影响地球的爆炸事件。通过CLASP2任务对太阳紫外线偏振的非凡观察,使得可以绘制整个太阳大气中从光球一直到极热日冕底部的磁场图。

      色球层是太阳大气的一个非常重要的区域,它位于相对较薄和较凉的光层(温度为几千度)与较热和扩展的电晕(温度超过一百万度)之间的数千公里。尽管色球层的温度比电晕的温度低约一百倍,但色球层具有更高的密度,因此需要更多的能量来维持它。此外,加热电晕所需的机械能需要穿越色球层,使其成为解决太阳和恒星物理中许多关键问题的关键界面区域。当前的科学挑战之一是要了解太阳大气层暴力活动的起因。

      “如果无法确定色球的磁场,尤其是在等离子温度为一万度左右且磁力主导等离子结构和动力学的外层,则无法理解太阳大气。” IAC的CSIC教授兼IAC POLMAG小组的首席科学家Javier Trujillo Bueno说。由欧洲研究理事会高级研究基金资助的该小组进行的理论研究表明,可以通过观察太阳中性氢和离子化镁原子发出的辐射中各种物理机制产生的极化来实现这一目标。

    太阳磁场图

      由于地球大气层强烈吸收太阳紫外线辐射,因此必须在100公里以上的海拔高度进行观察。为此建立了一个由NASA领导的国际财团马歇尔太空飞行中心(NASA / MSFC),日本国家天文台(NAOJ),法国太空天体物理研究所(IAS)和西班牙加纳里亚天体研究所(IAC)。这个国际团队设计了一系列太空实验,这些实验是通过NASA探空火箭计划中的竞争性电话选出的。这些空间实验被称为CLASP,“大气层Lyman-Alpha光谱仪”(CLASP1,于2015年9月3日发射)和“大气层光谱法”(CLASP2,于2019年4月11日发射)。两项实验均取得了巨大的成功。(NASA)向国际团队授予了“团体成就荣誉奖”,以表彰他。

      最近发表在著名的《科学进展》杂志上的研究论文是基于CLASP2获得的空前数据的一小部分。该小组分析了在包含2800埃左右的Mg II(离子化镁)的h和k线的光谱范围内,太阳大气活动区域发出的紫外线的强度和圆极化。在该光谱区域内,还存在由Mn I(中性锰)原子产生的两条光谱线。

    太阳磁场图

      CLASP2观察到的圆极化来自称为塞曼效应的物理机制,通过该机制,原子在磁场的作用下发出的辐射被极化。镁(Mg II)线的圆极化信号对太阳色球中层和外部区域的磁场敏感,而锰(Mn I)线的圆极化信号对最深层的磁场有响应POLMAG小组和国际小组的科学家之一Tanausúdel PinoAlemán解释说。

      虽然CLASP2被执行其意见中,日出空间望远镜同时在太阳能磁盘上的相同的活性区域指向。参与该项目的另一位IAC研究人员AndrésAsensio Ramos指出:“通过在可见光谱的中性铁(Fe I)光谱线中观察到的极化,这可以获得有关光层磁场的信息。” 该团队还使用IRIS太空望远镜进行了同时观测,以更高的空间分辨率测量了紫外线的强度(IRIS并非旨在测量偏振)。

      由Ryohko Ishikawa博士(NAOJ)和Javier Trujillo Bueno博士(IAC)领导的团队研究,首次绘制了CLASP2在从光球到大气的整个大气中观察到的活动区域中的磁场图。电晕的底部。国际小组研究人员欧内斯特·阿尔西娜·巴莱斯特(Ernest Alsina Ballester)评论说:“这种在太阳大气中各个高度的磁场映射具有极大的科学意义,因为它将帮助我们破译太阳大气不同区域之间的磁耦合。”他在瑞士的第一位博士后刚刚加入IAC。

    太阳磁场图

      所获得的结果证实并证明,在太阳大气的这些区域中,磁场的力线在到达日冕底部之前会膨胀并充满整个色球层。该研究的另一个重要结果是,色球层外层的磁场强度与镁线中心的辐射强度以及同一层中的电子压力密切相关,从而揭示了加热的磁源。在太阳大气的外部区域。

      CLASP1和CLASP2空间实验代表了天体物理学的一个里程碑,它提供了对太阳紫外线光谱线中各种物理机制产生的相对弱极化信号的首次观察。这样的观察惊人地证实了先前的理论预测,从而验证了这些科学家在研究太阳色球层磁场中应用的极化辐射的产生和转移的量子理论。

      国际团队刚刚收到一个好消息,那就是美国宇航局选择了他们最近的提议,以便明年进行一项新的太空实验,这将使他们能够在更大范围的太阳能磁盘上绘制磁场图。“当然,要对太阳紫外线辐射的强度和极化进行系统的观察,将需要一台配备CLASP仪器的太空望远镜,因为亚轨道飞行实验所允许的几分钟观察时间是不够的。” Javier澄清说。

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