对极端太空风暴的起源有了新的认识

爆炸性的太阳活动

热(100万度)活跃区域环的图像。信贷:SDO / AIA(美国航空航天局)

根据的数据日之出卫星,一项新发表的研究提供了第一个证据等离子体上升流以每秒20公里的速度在100万度的活跃区域循环中流动。

一个国际科学家小组发现了第一批太阳气体上升进入静止日冕环的图像。这一发现向了解极端空间风暴的起源又迈进了一步。极端空间风暴可以破坏卫星通信,破坏地球上的电网。

由剑桥大学科学家今天发表的研究工作与同事在印度和美国是第一个可视化在冠状循环气体在一百万度的运动——太阳能结构根植两端和扩展从太阳活跃地区。活动区域是爆炸能量释放的“摇篮”,比如太阳耀斑和日冕物质抛射(CMEs)。

该观测将帮助科学家理解天体物理学中最具挑战性的问题之一——太阳结构如何在太阳高层大气中加热和维持。极端的太阳活动可能会导致严重的太空风暴,干扰卫星通信,破坏地球上的输电网络。太阳活动是周期性的,下一次最大预测将发生在2013年5月左右,而恶劣的太空天气现在被列在英国2012年国家突发事件风险登记册的非常高的位置。

根据日之子卫星(日本联合卫星,美国国家航空航天局新发现提供了第一个等离子体向上流动的证据,以大约每秒20公里的速度在100万度的活跃区域循环中流动。科学家们认为,气体的上升流很可能是接近环的脚点区域的“脉冲加热”的结果。

“活跃区域现在频繁地出现在整个太阳。剑桥大学应用数学和理论物理系的海伦·梅森博士说:“我们有一个很好的机会用太阳飞船,比如日之子和太阳动力学观测台(SDO)来研究它们。”“探测太阳活跃区域循环的升温,可以帮助我们更好地理解影响地球环境的高能事件的物理机制。”

美国国家航空航天局(NASA) SDO此前拍摄的太阳紫外线图像显示,在太阳磁场的引导下,在太阳黑子附近形成了巨大的热气体循环。尽管在过去的几十年里,对活动区的观测和理论有了如此显著的发展,但仍然存在一个问题,即太阳等离子体是如何被加热并上升到太阳环流中的。

现在,这项新的研究首次提供了等离子体流动的可视化,通过使用日出卫星上的极端紫外线成像光谱仪(EIS)在诊断图像中显示环内气体的运动为“蓝移”。光谱仪产生的光谱线就像超市里的“指纹”或“条形码”——这些线可以识别环内的大量元素和离子,并在线的位置上移动,提供有关等离子体运动的信息。虽然太阳主要由氢和氦组成,但在环内的热电离气体中也有其他微量元素,如氧和铁。

科学家表明,气体的运动是由一个“色球蒸发”的过程中,“脉冲加热”在小范围内的加热会导致大规模太阳能活跃地区但可能导致巨大的爆炸,如太阳耀斑和日冕物质抛射。

梅森解释说:“人们相信,当磁场被扭曲时,磁场能量就会在活跃区域积聚起来,例如太阳表面以下的运动会拖动周围的磁场。”梅森的研究部分由英国科学技术设施委员会(STFC)资助。“有时磁通量会出现或淹没,并影响覆盖的磁场。我们相信,当磁场重连产生脉冲加热时,太阳等离子体会上升,这种磁场重连发生在太阳环内或太阳表面附近。这些破坏有时相对温和,但也可能是灾难性的。”

评论最新发表的研究中,教授理查德·哈里森,MBE空间物理和首席科学家STFC卢瑟福阿普尔顿实验室,说:“太阳支配我们生活的环境和它是所谓的太阳能活跃区域驱动极端条件下导致耀斑和巨大的爆发;了解这些活动区域对于我们现在所说的空间天气的研究是绝对关键的。这篇论文发表的工作是这项工作的关键因素,它对英国领导的Hinode/EIS仪器的观测结果进行了创新分析。”

研究人员希望,对活动区域的更好了解可能有一天会帮助科学家识别导致爆炸性太阳能量释放的磁场结构,并以此作为预测此类事件何时发生的手段。

这项研究发表在今天的天体物理学杂志通讯》上

图片:SDO /友邦保险(NASA);剑桥大学

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