解開了最古老的天文學謎團之一，「太陽蝌蚪」能為日冕補充能量
如白色虛線框所示，這些蝌蚪狀的擬似衝擊波是從太陽表面高度磁化的區域內噴射出來的。
據美國「物理學網」（Phys.org）2月19日消息稱，在《自然·天文學》雜誌近日刊發的一篇研究論文中，以印度理工學院（Indian Institute of Technology，簡稱IIT或BHU）的科學家為首的研究人員發現了來自於太陽強磁場區域的蝌蚪狀噴射物質流。這些「蝌蚪」的正式名稱是「擬似衝擊波」（pseudo-shocks），他們是完全由等離子體所構成的，而等離子體是一種由帶電粒子構成的導電物質，據估計它佔了整個可觀測宇宙中99%的空間。這一發現為天體物理學中一個最古老的謎團提供了一條新的線索。
近150年來，科學家們一直在試圖弄清楚為什麼太陽稀薄的上層大氣——日冕——比太陽表面的溫度要高200多倍；他們不知為何這個綿延數百萬英里的區域會在變得過熱的同時不斷釋放出高電荷粒子，這些粒子隨後以超音速穿越橫跨過整個太陽系。當這些粒子來到地球時，它們有可能會對衛星和宇航員造成潛在的損害，擾亂通信傳輸，甚至當粒子撞擊特彆強烈的時候，還會干擾地面電網。因此，了解日冕是如何被加熱的，最終可以幫助我們理解造成這些干擾的基本物理原理。
近年來，科學家們對日冕加熱效應存在的兩種可能解釋爭論不休：納米耀斑理論和電磁波理論。第一種理論提出了這可能類似於炸彈的爆炸，它能將能量釋放到太陽大氣層中。他們預測，每當太陽磁場線爆炸性地重新連接時，就會發生這種近似於較大太陽耀斑的同類現象，並且在釋放出大量高溫帶電粒子時。而第二種理論認為，有一種名為做「阿爾芬波」（Alfvén wave，又名磁流體動力波）的電磁波可能會將帶電粒子推入太陽大氣層，就像海浪推送衝浪者一樣。不過，科學家們現在認為日冕可能是被這些不同現象的綜合作用而被加熱的，而不是某種單一作用的影響。最新發現的擬似衝擊波為這一爭論增添了一個新的競爭者：具體說來，這種波可能在特定的時間向日冕提供熱量，特別是在太陽活躍期間，比如太陽活動的高峰期——太陽11年循環生命周期中最活躍的部分——它是以太陽黑子、太陽耀斑和日冕物質拋射的增加為標誌的。
發現這些「太陽蝌蚪」多少有些偶然。當科學家們最近在分析研究美國航天航空局（NASA）的「界面區域成像光譜儀」（Interface Region Imaging Spectrograph，簡稱IRIS）採集的數據時，他們注意到從太陽黑子區域——溫度相對較低、磁性活躍的區域——中噴射出了獨特的細長噴射流，然後這些物質流從太陽表面上升3000英里進入日冕內部。這些噴射流具有巨大的「頭部」和稀薄的「尾巴」，所以在科學家看來，它們就像蝌蚪游過太陽的包裹層。
該論文的第一作者、IIT的科學家Abhishek Srivastava介紹道：「我們在尋找衝擊波和等離子體噴射物的過程中注意到這些活躍動態的擬似衝擊波。這些與切斷的等離子體噴射流相類似波雖然與真正的衝擊波不同，但是卻能量飽滿、能夠滿足彌補太陽的輻射損失。」另外，研究小組再通過與這些天文事件相匹配的計算機模擬實驗，他們進一步確定了這些擬似衝擊波可以攜帶足夠的能量和等離子體來對日冕內部進行加熱。
科學家們認為，這些擬似衝擊波是由於磁力線爆炸性地重新纏結連接在一起而產生的，這種現象經常發生在太陽黑子的內部和周圍區域。到目前為止，這種衝擊波只在太陽黑子的邊緣附近被觀測到過，但是科學家們預計，它們也存在於其他高度磁化的區域內，還有待發現。美國加州洛克希德·馬丁太陽天體物理實驗室（Lockheed Martin solar Astrophysics Laboratory）的科學家Bart De Pontieu解釋道：「從一開始，IRIS科學研究的重點就在於將對太陽大氣層的高解析度觀測與涵蓋基本物理過程的數據模擬實驗相結合起來。這篇論文很好地說明了這種協同方法可以如何引導人們去認識和理解是什麼樣的物理效應在驅動太陽大氣的動態過程。」
編譯：朱明逸
審稿：西莫
責編：南熙
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