科学家首次观察到太阳表面磁场机制阻止太阳爆发事件

2017年08月15日 08:08 新浪科技

微博 微信 空间

添加喜爱

  新浪科技讯 北京时间8月15日消息,据国外媒体报道,近日科学家们拍摄到一段壮观的太阳视频,一开始他们认为这是一次普通的太阳爆发事件,但随后的发展证明这种看法并不正确。这段录像的拍摄和分析,将有助于科学家们加深对于太阳磁场性质的研究。

磁场结构破坏了支撑暗条的磁感线并使其与周围太阳表面的磁感线相连接。因此在一瞬间,支撑暗条升起的磁场能量便被剥夺了。科学家们在此之前就怀疑这种机制是很有可能存在的,但他们一直没有实际观察到它的出现,直到现在  磁场结构破坏了支撑暗条的磁感线并使其与周围太阳表面的磁感线相连接。因此在一瞬间,支撑暗条升起的磁场能量便被剥夺了。科学家们在此之前就怀疑这种机制是很有可能存在的,但他们一直没有实际观察到它的出现,直到现在

  崩塌的日面暗条

  在2014年9月30日,美国宇航局的观测设备记录到一次似乎是太阳爆发的事件,但在那之后不久,一条供状暗条从太阳表面升起,随后崩塌,被眼睛看不到的磁场撕成了碎片。

  对于这一过程的分析结果显示,这是由于太阳暗条与一个复杂的磁场结构相互碰撞的结果。就像“两座圆顶小屋相互挤压碰撞”,最后造成了太阳暗条的碎裂以及太阳物质的喷发。

  太阳暗条是一种蛇形或拱形的结构,由稠密的太阳物质构成,其出现常常与太阳爆发事件有关联。

  有关这一事件的相关分析论文已经于近日在《天体物理学》杂志刊载。洛克希德·马丁公司的太阳物理学家乔治亚斯·秦佐格洛(Georgios Chintzoglou)是相关研究论文的第一作者,他同时还在加州的天体物理学实验室以及大气研究大学联盟机构中担任职务。他说:“我们这项研究中的每个部分都非常重要。其中牵涉到的观测设备,如果拿掉随便哪个,你就无法看清事件的全貌。在太阳物理学中,你需要对不同温度层面进行很好的覆盖。而如果你能实现全覆盖,那么你就能讲述一个精彩的故事。”

  在这段录像背后所涉及的设备包括:美国宇航局太阳动力学天文台(SDO),美国宇航局的太阳过渡层成像光谱仪卫星(IRIS),美国宇航局与日本宇宙研究机构合作的“日出”号(Hinode)太阳望远镜,以及数台为发射美国宇航局发射“撑杆跳”(VAULT)2.0探空火箭发射提供支持的地基望远镜。

  加在一起,这些设备对太阳不同波段进行了协同观测,从而可以揭示太阳的表面以及低层大气,这让科学家们能够在一次太阳爆发产生的时候,可以从其出现到消失进行持续的追踪观察,并分析其最终消失的原因。

  美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的天体物理学家,“撑杆跳”2.0探空火箭项目的首席科学家安吉洛斯·沃里达斯(Angelos Vourlidas)表示:“我们预期会观察到一次太阳爆发事件,这是那天在太阳表面上最活跃的一片区域。”他说:“我们在IRIS的数据中观察到这个暗条向上升起来,但我们在SDO或者日冕仪的数据中却没有看到它出现爆发,这是我们一般认为的暗条消失的方式。”

  那天,太阳过渡层成像光谱仪卫星(IRIS)以及“撑杆跳”2.0探空火箭都对太阳表面的这一区域进行了观测。“撑杆跳”2.0探空火箭是美国宇航局的一种亚轨道火箭,能够围绕地球飞行大约20分钟,其中一部分时间在地球大气层中飞行并采集数据。

  在科学家们预期将出现一次太阳爆发事件时,他们的设备却观测到暗条并未爆发,而是直接崩塌了。

太阳卫星记录到的一次太阳爆发事件。之前的大部分研究都着眼于太阳表面的磁场拓扑结构如何促进太阳物质爆发的发生,而这一案例告诉我们,或许也该考虑这一机制在阻止太阳爆发方面的作用  太阳卫星记录到的一次太阳爆发事件。之前的大部分研究都着眼于太阳表面的磁场拓扑结构如何促进太阳物质爆发的发生,而这一案例告诉我们,或许也该考虑这一机制在阻止太阳爆发方面的作用

  背后的磁场机制

  在对这一过程进行分析之后,科学家们相信这一暗条应该是遭遇到某种看不到的磁场边界,后者阻止了这一不稳定结构出现爆发。

  太阳物理学家们借助太阳磁场相关知识尝试理解这一过程,这很像地质学家们通过地球表面的高程地图对地球开展研究。

  由于类似这一案例中这样的能量快速释放过程更多会出现在太阳表面磁感线发生严重扭曲的区域,乔治亚斯·秦佐格洛与同事们创立了一种模型,用于自动识别太阳表面的此类区域。

  哈佛大学-史密松天体物理学中心的天体物理学家安多尼亚·萨切瓦(Antonia Savcheva)指出:“通过追踪数以百万计的磁感线数据,观察它们相互之间如何连接与分离,我们利用计算机构建出太阳表面磁场环境的模型。”他说:“对磁感线分离情况的调查让我们可以测量太阳表面的拓扑结构。”

  分析结果揭示了拓扑结构如何塑造了太阳表面结构的演化过程,以及在那特定的一天内,太阳表面上究竟发生了什么。

  当具有相反极性的太阳结构相互碰撞时,它们会爆发性地释放磁场能量,从而导致太阳大气层加热,产生耀斑以及太阳日冕物质抛射(CME)等现象。

  在2014年的这次接近喷发的事件中,太阳暗条从下方冲向一个复杂的太阳磁场结构,这导致暗条解体,物质喷发并未出现。

  秦佐格洛表示:“磁场结构破坏了支撑暗条的磁感线并使其与周围太阳表面的磁感线相连接。因此在一瞬间,支撑暗条升起的磁场能量便被剥夺了。”

  科学家们在此之前就怀疑这种机制是很有可能存在的,但他们一直没有实际观察到它的出现,直到现在。这是科学家们首次直接目睹太阳表面的磁场机制如何能够有效地阻止一次太阳爆发事件,那就是剥夺支撑暗条的能量,使其变得衰微并最终崩溃。

  沃里达斯表示:“如果没有美国宇航局为我们的探空火箭发射所提供的全方位太阳观测设施支持,这项研究将是不可能进行的。”

  这项研究揭示了太阳磁场拓扑结构在太阳爆发活动中所起的巨大作用,而太阳爆发活动对于地球同样也存在着显著影响,因为太阳活动构成了地球附近空间天气状况的基础。科学家们指出:“之前的大部分研究都着眼于太阳表面的磁场拓扑结构如何促进太阳物质爆发的发生,而这一案例告诉我们,或许也该考虑这一机制在阻止太阳爆发方面的作用。”(晨风)

推荐阅读
聚焦
关闭评论