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2019-01-13 - 科技手抄报

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【一个新的太阳现象:太阳大气层中的爆炸冲击波】

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由美国洛克希德马丁公司先进技术中心的Nariaki Nitta和德国普朗克研究所太阳系统研究项目(MPS)的Radoslav Bucík领导的两组科研人员,各自独立地发现了一个新的太阳现象:恒星大气层中的大尺度爆炸波,这种爆炸波伴随着富含氦-3的高能粒子喷射。

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氦-3是惰性气体氦气的同位素气体。巨大的爆炸波有助于加速粒子向太空中的排放,MPS项目科学家们已经将这份报告发表在了《天体物理学》期刊上。这个决定性的发现要归功于两艘太空船STEREO A和 ACE,它们帮助科学家同时从两个不同的方向上观测太阳。而在不就以后,这种难得的观测机会就不会出现了。

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太阳是一个高爆发的恒星:在剧烈爆发期,它一次次地向太空中喷射高能粒子和射线。其中的一个例子就是日冕物质抛射(CME),抛射出来的物质主要是电子和质子组成的等离子,还有少量的重元素,以及在短时间内释放出大量能量的X射线耀斑。

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这两种现象都与太阳爆发有关。两组研究人员利用观测数据,各自独立地发现了一个全新的太阳喷射方式:太阳大气层中的大型爆炸波,并伴随富含氦-3的高能粒子流。这个爆炸波可以通过观测强烈紫外线下的太阳大气层进行追踪。

2010年1月26日到2月2日的监测数据显示,爆炸波延伸了至少50万公里,并以大约每秒300公里的速度在传播。它们在一个弱的X射线爆发后马上发生,但是与典型的喷射状辐射有着显著的不同。没有发现日冕抛射物质触发了这个爆炸波的证据。"这个新现象就像是某种爆炸,"Bucik说,他领导了MPS项目研究,也是约翰霍普金斯大学,以及美国喷气推进实验室的专家。

爆炸波发生的同时,太阳向太空喷射富含氦-3的高能粒子流。太阳的这种粒子喷射已经为所大众熟知,但是其机理还没有得到充分的解释。"我们相信爆炸波加速氦-3排放,"MPS项目研究人员戴维娜 英尼斯说。"我们的分析已经查明典型的爆炸波性质,例如它们的能量,粒子性质的影响,"戴维娜的同事,也是MPS项目的研究人员Lijia Guo补充道。可是,这个爆炸波是如何发生的,尚不清楚。

为了观察爆炸波的现象和氦-3的物质抛射以及两者之间的联系,对于太阳的双重观测是非常必要的。由于太阳自转,喷射出的粒子离开恒星的轨迹是一个曲线弹射,有点像草坪上旋转的洒水器。因此,到达地球的粒子来自于太阳的右侧(从地球上观测)。而这个区域在地球上不能清楚地被观测到。

"STEREO A是太空中唯一的太阳观测平台,它并不靠近地球,只是围绕太阳运转," Bucik解释道。在2010年初,太空飞船正好位于太阳右侧的上方。而当时,ACE的轨道接近地球,因此能够观测到粒子流,STEREO A记录了粒子流产生的区域——也就是EUV爆炸波。

研究人员认为,这种新现象并不罕见,但迄今为止还没有得到很好的观测。"不幸的是,在可预见的将来,这种观测将不再有机会发生", bucik说。

STEREO A是美国宇航局2006年发射的两个探测器中的一个。这个探测器,称为A和B,围绕着太阳反方向运转,使我们能够从三维角度观测这颗恒星。由于去年十月份,STEREO B的通信中断,STEREO A只能继续独立地开展工作。

到2025年它才会再一次到达和2010年一样的理想观测位置。ACE(要素/同位素成分高级探测器)是美国宇航局的太空船。从1997年以来,它一直在地球附近的一个观测点研究太阳、宇宙和星际粒子。

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